Описание экспериментальной установки

Блок-схема установки по изучению дифракции и поляризации лазерного излучения представлена на рис. 6.10. Все приборы размещены на оптической скамье С, на лицевой стороне которой имеется линейная сантиметровая шкала. На скамье с помощью штативов установлены: трубка лазера Л, соединенная с блоком питания БП, поляроид-анализатор П, дифракционная решетка Д, канал К для лазерного луча, экран Э с миллиметровой линейной шкалой. В центре шкалы расположен фотодиод, соединенный с цифровым микроамперметром рА.

Рис. 6.10

Определение длины волны лазерного излучения. Вывод расчетной формулы

В разделе 5 была подробно рассмотрена дифракция Фраунгофера от одной и двух щелей, а также от дифракционной решетки. На рис. 6.11 показаны возможные варианты наблюдения дифракции Фраунгофера при прохождении света через дифракционную решетку. В первом случае на пути луча света ставится собирающая линза, во втором - можно обойтись без линзы, но расстояние между решеткой и точкой наблюдения должно быть достаточно большим. В последнем случае область дифракции Фраунгофера простирается от бесконечности до некоторого минимального расстояния (/min) между решеткой и точкой наблюдения Р, причем это минимальное расстояние зависит от постоянной дифракционной решетки d:

Рис. 6.11

Таким образом, можно без линзы определять длины волн света с помощью дифракционной решетки, используя все закономерности для дифракции Фраунгофера (см. раздел 5.4).

Пусть на решетку D падает нормально монохроматическое лазерное излучение с длиной волны X (рис. 6.12). За решеткой свет распространяется по всем направлениям. На экране Э в произвольной точке А наблюдается интерференция вторичных волн. Экран расположен параллельно решетке на расстоянии L от нее, причем L» d, где d - постоянная решетки.

При достаточно малом диаметре пучка света, падающего на дифракционную решетку, при выполнении условия L > /mjn полученную дифракционную картину можно рассматривать как результат дифракции Фраунгофера, где lmin - минимальное расстояние от решетки до экрана, определяемое формулой (6.19).

Интенсивность в точке А определяется оптической разностью хода волн 2

и 1:

Углы дифракции ф практически равны между собой, так как L»d, а расходимость светового пучка мала. Из рассмотрения прямоугольных треугольников получаем выражение для оптической разности хода волн 2 и 1.

где Ахт=ЛЛ - расстояние между центрами двух максимумов одного (т-го) порядка (на рис. 6.12, а).

Рис. 6.12

Используя условие усиления света

найдем связь между длиной волны излучения X, постоянной решетки d и расстоянием Ахт между максимумами т-го порядка дифракционной картины

Из формулы (6.23) видно, что, измерив Axm,d и L, можно найти длину волны лазерного излучения:

Дифракционная картина на экране от лазерного излучения имеет вид чрезвычайно ярких точек на экране - максимумов различной интенсивности (рис. 6.12, б), расстояние между центрами которых зависит от длины волны излучения и от расстояния между решеткой и экраном.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >