KHẢO SÁT SỰ NHIỄU XẠ CỦA CHÙM LASER QUA CÁCH TỬ PHẲNG XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG CỦA LASER

Chia sẻ: đinh Trọng Thông | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

957
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tập hợp một số lớn khe hẹp giống nhau nằm song song và cách đều nhau trên cùng một mặt phẳng gọi là cách tử phẳng . Khoảng cách d giữa hai khe hẹp kế tiếp nhau gọi là chu kỳ của cách tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: KHẢO SÁT SỰ NHIỄU XẠ CỦA CHÙM LASER QUA CÁCH TỬ PHẲNG XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG CỦA LASER

KHẢO SÁT SỰ NHIỄU XẠ CỦA CHÙM LASER QUA CÁCH TỬ PHẲNG XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG CỦA LASER Dụng cụ : Từ đó suy ra những tia nhiễu xạ có góc lệch ϕ thoả mãn điều kiện : 1. Nguồn phát tia laser bán dẫn ; d. sin ϕ = ± k . λ với k = 0 ,1,2 ,3.... 2. Cách tử nhiễu xạ phẳng ; 3. Cảm biến photodiode silicon ; sin ϕ = ± k .λ / d hay 4. Bộ khuếch đại và chỉ thị cường độ vạch nhiễu sẽ gây ra tại điểm M các dao động sáng xạ cùng pha và chúng tăng cường lẫn nhau. 5. Thước trắc vi (Panme), chính xác 0,01mm ; Khi đó, M sẽ là điểm sáng và gọi là cực 6. Hệ thống giá đỡ thí nghiệm . đại chính bậc k. Dễ dàng nhận thấy cực đại chính trung tâm ứng với k = 0 và sin ϕ I. Cơ sở lý thuyết = 0 nằm tại tiêu điểm F của thấu kính L.. Tập hợp một số lớn khe hẹp giống nhau Hơn nữa, do d > b nên giữa hai cực ti ểu nằm song song và cách đều nhau trên cùng m ột chính sẽ có một số cực đại chính . mặt phẳng gọi là cách tử phẳng . Khoảng cách d giữa hai khe hẹp kế tiếp nhau gọi là chu kỳ của I cách tử. Người ta cũng chứng minh được rằng Chiếu chùm sáng song song đơn sắc kết hợp giữa hai cực đại chính kế tiếp, còn có một có bứơc sóng λ vuông góc với mặt cách tử số cực đại phụ ngăn cách bởi các cực tiểu phẳng gồm N khe hẹp. Mỗi khe hẹp có độ phụ., nếu cỏch tử cú N khe hẹp thỡ gisin ϕ ữa hai rộng bằng b và chu kỳ của cách tử bằng d . Khi cực đại chính có N-2 cực đại phụ và n-1 cực đó sẽ đồng thời xảy ra hiện tượng nhiễu xạ tiểu phụ. ánh sáng gây ra bởi mỗi khe hẹp và hiện tượng giao thoa của các chùm tia nhiễu xạ từ N khe hẹp truyền tới mặt tiêu của thấu kính L. Vì vậy ảnh nhiễu xạ trên màn ảnh E trong trường hợp này trở nên phức tạp hơn so với một khe . Trước tiên ta nhận thấy tại những điểm ứng với các góc nhiễu xạ ϕ thoả mãn điều kiện : sin ϕ = ± k .λ / b với k = 1, 2,..... thì mọi khe hẹp của cách tử phẳng đều cho cực tiểunhiễu xạ : các cực tiểu nhiễu xạ này được gọi là cực tiểu chính. Bây giờ ta xét sự giao thoa của các chùm tia nhiễu xạ từ N khe hẹp truyền tới những vị trí nằm trong khoảng giữa các cực tiểu chính. Nhận xét thấy hiệu quang lộ giữa các cặp tia Trong thí nghiệm này, ta sẽ nghiên cứu nhiễu xạ tương ứng từ hai khe kế tiếp truyền hiện tượng nhiễu xạ của chùm laser chiếu tới điểm M trên mặt tiêu F của thấu kính hội tụ qua một cách tử phẳng, khảo sát sự phân L bằng : bố cường độ sáng trên ảnh nhiễu xạ của nó L2 − L1 = d . sin ϕ , từ đó xác định bước sóng λ của laser.
II. Trình tự thí nghiệm Trong cửa sổ Measing parametes chọn 1. Cắm phích lấy điện của Milivon kế điện tử “Manual”. Cài đặt các trục tọa độ, ở đây hoành MV vào ổ điện ~220V. Đặt núm chọn thang đo độ biểu thị tọa độ của các vạch nhiễu xạ, của MV ở vị trí 10mV và vặn núm biến trở Rf tung độ biểu thị cường độ sáng. của nó về vị trí tận cùng bên trái. Bấm khoá K Muốn cài đặt trục tọa độ thì trong của trên mặt MV, để bộ khuếch đại ổn định. Tiến sổ “setting” chọn “parameter Formula hành điều chỉnh số 0 cho Milivon kế đi ện tử FFT” MV bằng cách : che sáng hoàn toàn khe hở của * Khai báo cường độ sáng: cảm biến quang điện QĐ, vặn từ từ núm biến Chọn “new quantity” trở "qui 0" (lắp ngay dưới đồng hồ chỉ thị ) để Trong hộp “select quantity” điền vào tên kim đồng hồ MV chỉ đúng số 0 . đại lượng mới “cường độ sáng” 2. Để điều chỉnh độ nhạy thích hợp cho Chọn “formula” điền công thức chỉ mối Milivon kế điện tử MV, ta vặn từ từ cán của liên hệ đại lượng mới với các đại lượng panme P sao cho cực đại sáng giữa (có cường cũ: độ sáng lớn nhất) của ảnh nhiễu xạ lọt vào UA1/0.45*150 đúng giữa khe hở của cảm biến quang điện QĐ. Trong “symbol” I: Unit: Cd From: 0 Khi đó kim của Milivon kế điện tử MV lệch To: 150 mạnh nhất. Vặn núm xoay của biến trở Rf sao *Khai báo tọa độ vạch cho kim của Milivon kế điện tử MV đạt giá trị Chọn “new quantity” lớn nhất không được vượt quá thang đo. Trong hộp “select quantity” điền vào tên * Khảo sát sự phân bố cường độ sáng trong đại lượng mới “tọa dộ vạch” ảnh nhiễu xạ laser : Chọn “formula” điền công thức chỉ mối Vì cường độ sáng trong ảnh nhiễu xạ laser liên hệ đại lượng mới với các đại lượng cũ: tỷ lệ với cường độ I của dòng quang điện trên (n-1)*0.1 milivonke, nên ta có thể khảo sát sự phân bố Trong “symbol” x: Unit: mm From: 0 cường độ sáng trong ảnh nhiễu xạ laser trên To: 30 màn E bằng cách khảo sát sự biến thiên cường *Chọn hiển thị đồ thị I - x độ I của dòng quang điện phụ thuộc vào vị trí x Trong “setting” chọn ‘display” của các cực đại chính trong ảnh nhiễu xạ . Chọn “new display” Muốn vậy, ta vặn từ từ panme P để dịch Trong hộp “select display” ghi tên đồ thị I chuyển khe hở của cảm biến quang điện QĐ –x để vẽ được đồ thị phân bố cường độ sáng của Trong X – Axis chọn x và Y – Axis chọn I ảnh nhiễu xạ ứng với các cực đại chính nằm Sau đó bấm F9 để bắt đầu đo, với mỗi trong cực tiểu chính bậc nhất . Mỗi lần chỉ dịch lần dịch chuyển hệ vân nhiễu xạ 10 vạch chuyển một khoảng nhỏ bằng 0,1mm ứng với thì lại bấm F9, chú ý mỗi lần phải dịch 10 vạch trên panme. chuyển hệ vân thật chính xác 10 vạch thì Khởi động chương trình máy tính: Trong phép đo mới chính xác. thanh “Start” chọn “Program” và chọn “Cassy Để đọc các giá trị toạ độ đặt chuột vào vị Lab”, nhấp đúp chuột vào UA1 trí cần xác định và nhấp phải chuột, trên Trong cửa sổ “input setting” chọn màn hình hiện ra một menu động cho ta “Averagd Valuse”, “left”. các công cụ có sẵn, để vẽ các đường thẳng nằm ngang hay thẳng đứng đi qua vị 2
trí cần xác định bằng cách nhấp phải chuột và chọn “set Marker”, “vertical line”, hoặc “horizontal line”. Sau đó chọn “set marker” , “text” để hiển thị các giá trị lên màn hình. Đọc và ghi các số liệu sau đây vào bảng : - Khoảng cách L từ màn ảnh E (mặt cảm biến quang điện QĐ ) đến mặt khe hẹp . - Khoảng cách a từ đỉnh cực đại trung tâm đến đỉnh cực đại bậc nhất . Gọi ϕ là góc nhiễu xạ ứng với cực đại chính bậc nhất aλ a.d sin ϕ ≈ tgϕ = = → λ = Ld L 3
Báo cáo thí nghiệm Khảo sát sự nhiễu xạ của chùm tia laser qua cách tử phẳng xác định bước sóng của tia laser Xác nhận của thày giáo Trường Lớp ...................Tổ ..................... Họ tên ......................................... I. Mục đích thí nghiệm ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ............................................. II. Kết quả thí nghiệm Chu kỳ cỏch tử: d = Khoảng cách từ cách tử đến màn quan sát: L = Khoảng cách từ đỉnh cực đại trung tâm đến đỉnh cực đại bậc nhất a= a.d Bước sóng của ánh sáng: λ = L 4