KH O SÁT S NHI U X C A CHÙM LASER QUA CÁCH T PH NGẢ Ự Ễ Ạ Ủ Ử Ẳ
XÁC Đ NH B C SÓNG C A LASERỊ ƯỚ Ủ
D ng c : ụ ụ
1. Ngu n phát tia laser bán d n ; ồ ẫ
2. Cách t nhi u x ph ng ; ử ễ ạ ẳ
3. C m bi n photodiode silicon ; ả ế
4. B khu ch đ i và ch th c ng đ v ch nhi uộ ế ạ ỉ ị ườ ộ ạ ễ
x ạ
5. Th c tr c vi (Paướ ắ nme), chính xác 0,01mm ;
6. H th ngệ ố giá đ thí nghi m .ỡ ệ
I. C s lý thuy t ơ ở ế
T p h p m t s l n khe h p gi ng nhauậ ợ ộ ố ớ ẹ ố
n m song song và cách đ u nhau trên cùng m tằ ề ộ
m t ph ng g i là cặ ẳ ọ ách t ph ng ử ẳ . Kho ng cáchả
d gi a ữhai khe h p k ti p nhau g i là ẹ ế ế ọ chu kỳ c aủ
cách t .ử
Chi u chùm sáng song song đ n s c k t h pế ơ ắ ế ợ
có b c sóng ứơ
λ
vuông góc v i m t cách tớ ặ ử
ph ng g m ẳ ồ N khe h p. M i khe h p có đẹ ỗ ẹ ộ
r ng b ng ộ ằ b và chu kỳ c a cách t b ng ủ ử ằ d . Khi
đó s đ ng th i x y ra hi n t ng nhi u xẽ ồ ờ ả ệ ượ ễ ạ
ánh sáng gây ra b i m i khe h p và hi n t ngở ỗ ẹ ệ ượ
giao thoa c a các chùm tia nhi u x t N kheủ ễ ạ ừ
h p truy n t i m t tiêu c a th u kính L. Vì v yẹ ề ớ ặ ủ ấ ậ
nh nhi u x trên màn nh E trong tr ng h pả ễ ạ ả ườ ợ
này tr nên ph c t p h n so v i m t khe .ở ứ ạ ơ ớ ộ
Tr c tiên ta nh n th y t i nh ng đi m ngướ ậ ấ ạ ữ ể ứ
v i các góc nhi u x ớ ễ ạ
ϕ
tho mãn đi u ki n :ả ề ệ
b/.ksin
λϕ
±=
v i ớk = 1, 2,.....
thì m i khe h p c a cách t ph ng đ u cho c cọ ẹ ủ ử ẳ ề ự
ti uểnhi u x : các c c ti u nhi u x này đ cễ ạ ự ể ễ ạ ượ
g i là ọc c ti u chínhự ể .
Bây gi ta xét s giao thoa c a các chùm tiaờ ự ủ
nhi u x t N khe h p truy n t i nh ng v tríễ ạ ừ ẹ ề ớ ữ ị
n m trong kho ng gi a các c c ti u chính.ằ ả ữ ự ể
Nh n xét th y hi u quang l gi a các c p tiaậ ấ ệ ộ ữ ặ
nhi u x t ng ng t hai khe k ti p truy nễ ạ ươ ứ ừ ế ế ề
t i đi m M trên m t tiêu F c a th u kính h i tớ ể ặ ủ ấ ộ ụ
L b ng :ằ
ϕ
sin.dLL 12 =−
T đó suy ra nh ng tia nhi u x có gócừ ữ ễ ạ
l ch ệ
ϕ
tho mãn đi u ki n :ả ề ệ
d k.sin .
ϕ λ
= ±
v i ớ
....3,2,1,0k
=
hay
d/.ksin
λϕ
±=
s gây ra t i đi m M các dao đ ng sángẽ ạ ể ộ
cùng pha và chúng tăng c ng l n nhau.ườ ẫ
Khi đó, M s là đi m sáng và g i là ẽ ể ọ c cự
đ i chínhạ b c kậ. D dàng nh n th y ễ ậ ấ c cự
đ i chínhạ trung tâm ng v i ứ ớ k = 0 và sin
ϕ
= 0 n m ằt i tiêu đi m F c a th u kính L..ạ ể ủ ấ
H n n a, do ơ ữ d > b nên gi a hai c c ti uữ ự ể
chính s có m t s c c đ i chính .ẽ ộ ố ự ạ
I
Ng i ta cũng ch ng minh đ c r ngườ ứ ượ ằ
gi a hai c c đ i chính k ti p, còn có m tữ ự ạ ế ế ộ
s ốc c đ i phự ạ ụ ngăn cách b i các ởc c ti uự ể
phụ., n u c ch t cú N khe h p th gi a haiế ỏ ử ẹ ỡ ữ
c c đ i chính có N-2 c c đ i ph và n-1 c cự ạ ự ạ ụ ự
ti u ph .ể ụ
Trong thí nghi m này, ta s nghiên c uệ ẽ ứ
hi n t ngệ ượ nhi u x c a chùm laser chi uễ ạ ủ ế
qua m t cách t ph ng, kh o sát s ộ ử ẳ ả ự phân
b c ng đ sáng trên nh nhi u x c a nóố ườ ộ ả ễ ạ ủ
, t đó xác đ nh b c sóng ừ ị ướ
λ
c a laserủ.
sin
ϕ
II. Trình t thí nghi mự ệ
1. C m phích l y đi n c a ắ ấ ệ ủ Milivon k đi n tế ệ ử
MV vào đi n ~220V.ổ ệ Đ t núm ch n thang đoặ ọ
c a MV v trí 10mV và v n núm bi n tr Rfủ ở ị ặ ế ở
c a nó v v trí t n cùng bên trái. B m khoá Kủ ề ị ậ ấ
trên m t MV,ặ đ b khu ch đ i n đ nh. Ti nể ộ ế ạ ổ ị ế
hành đi u ch nh s 0 cho Milivon k đi n tề ỉ ố ế ệ ử
MV b ng cách : che sáng hoàn toàn khe h c aằ ở ủ
c m bi n quang đi n QĐ,ả ế ệ v n t t núm bi nặ ừ ừ ế
tr "qui 0" (l p ngay d i đ ng h ch th ) đở ắ ướ ồ ồ ỉ ị ể
kim đ ng h MV ch đúng s 0 .ồ ồ ỉ ố
2. Đ đi u ch nh đ nh y thích h p choể ề ỉ ộ ạ ợ
Milivon k đi n t MV, ta v n t t cán c aế ệ ử ặ ừ ừ ủ
panme P sao cho c c đ iự ạ sáng gi aữ (có c ngườ
đ sáng l n nh t) c a nh nhi u x l t vàoộ ớ ấ ủ ả ễ ạ ọ
đúng gi a khe h c a c m bi n ữ ở ủ ả ế quang đi n QĐ.ệ
Khi đó kim c a ủMilivon k đi n t MV l chế ệ ử ệ
m nh nh t. V n núm xoay c a bi n tr Rạ ấ ặ ủ ế ở f sao
cho kim c a Milivon k đi n t MV đ t giá trủ ế ệ ử ạ ị
l n nh t không đ c v t quá thang đo.ớ ấ ượ ượ
* Kh o sát s phân b c ng đ sáng trongả ự ố ườ ộ
nh nhi u x laser :ả ễ ạ
Vì c ng đ sáng trong nh nhi u x laserườ ộ ả ễ ạ
t l v i c ng đ ỷ ệ ớ ườ ộ I c a dòng quang đi n trênủ ệ
milivonke, nên ta có th kh o sát s phân bể ả ự ố
c ng đ sáng trong nh nhi u x laser trênườ ộ ả ễ ạ
màn E b ng cách kh o sát s bi n thiên c ngằ ả ự ế ườ
đ ộI c a dòng quang đi n ph thu c vào v trí ủ ệ ụ ộ ị x
c a các c c đ i chínhủ ự ạ trong nh nhi u x . ả ễ ạ
Mu n v y, ta v n t t panme P đ d chố ậ ặ ừ ừ ể ị
chuy n khe h c a c m bi n quang đi n QĐể ở ủ ả ế ệ
đ v đ c đ th phân b c ng đ sáng c aể ẽ ượ ồ ị ố ườ ộ ủ
nh nhi u x ng v i các c c đ i chính n mả ễ ạ ứ ớ ự ạ ằ
trong c c ti u chính b c nh t . M i l n ch d chự ể ậ ấ ỗ ầ ỉ ị
chuy n m t kho ng nh b ng ể ộ ả ỏ ằ 0,1mm ng v iứ ớ
10 v ch trên panmeạ.
Kh i đ ng ch ng trình máy tính:ở ộ ươ Trong
thanh “Start” ch n “ọProgram” và ch n ọ“Cassy
Lab”, nh p đúp chu t vào UA1ấ ộ
Trong c a s ử ổ “input setting” ch nọ
“Averagd Valuse”, “left”.
Trong c a s ử ổ Measing parametes ch nọ
“Manual”.
Cài đ t các tr c t a đặ ụ ọ ộ, đây hoànhở
đ bi u th t a đ c a các v ch nhi u x ,ộ ể ị ọ ộ ủ ạ ễ ạ
tung đ bi u th c ng đ sáng.ộ ể ị ườ ộ
Mu n cài đ t tr c t a đố ặ ụ ọ ộ thì trong c aủ
s ổ“setting” ch n “parameter Formulaọ
FFT”
* Khai báo c ng đ sáng:ườ ộ
Ch n “new quantity”ọ
Trong h p ộ“select quantity” đi n vào tênề
đ i l ng m i “c ng đ sáng”ạ ượ ớ ườ ộ
Ch n “ọformula” đi n công th c ch m iề ứ ỉ ố
liên h đ i l ng m i v i các đ i l ngệ ạ ượ ớ ớ ạ ượ
cũ:
UA1/0.45*150
Trong “symbol” I: Unit: Cd From: 0
To: 150
*Khai báo t a đ v chọ ộ ạ
Ch n “ọnew quantity”
Trong h p “ộselect quantity” đi n vào tênề
đ i l ng m i “t a d v ch”ạ ượ ớ ọ ộ ạ
Ch n ọ“formula” đi n công th c ch m iề ứ ỉ ố
liên h đ i l ng m i v i các đ i l ngệ ạ ượ ớ ớ ạ ượ
cũ:
(n-1)*0.1
Trong “symbol” x: Unit: mm From: 0
To: 30
*Ch n hi n th đ th I - xọ ể ị ồ ị
Trong “setting” ch n ‘ọdisplay”
Ch n “ọnew display”
Trong h p ộ“select display” ghi tên đ th Iồ ị
– x
Trong X – Axis ch n ọx và Y – Axis ch n ọI
Sau đó b mấ F9 đ b t đ u đo, v i m iể ắ ầ ớ ỗ
l n d ch chuy n h vân nhi u x 10 v chầ ị ể ệ ễ ạ ạ
thì l i b m F9, chú ý m i l n ph i d chạ ấ ỗ ầ ả ị
chuy n h vân th t chính xác 10 v ch thìể ệ ậ ạ
phép đo m i chính xác.ớ
Đ đ c các giá tr to đ đ t chu t vào vể ọ ị ạ ộ ặ ộ ị
trí c n xác đ nh và nh p ph i chu t, trênầ ị ấ ả ộ
màn hình hi n ra m t menu đ ng cho taệ ộ ộ
các công c có s n, đ v các đ ngụ ẵ ể ẽ ườ
th ng n m ngang hay th ng đ ng đi qua vẳ ằ ẳ ứ ị
2
trí c n xác đ nh b ng cách nh p ph i chu t vàầ ị ằ ấ ả ộ
ch n ọ“set Marker”, “vertical line”, ho cặ
“horizontal line”. Sau đó ch n “ọset marker” ,
“text” đ hi n th các giá tr lên màn hình.ể ể ị ị
Đ c và ghi các s li u sau đây vào b ng :ọ ố ệ ả
- Kho ng cách L t màn nh E (m t c mả ừ ả ặ ả
bi n quang đi n QĐ ) đ n m t khe h p .ế ệ ế ặ ẹ
- Kho ng cách a t đ nh c c đ i trung tâmả ừ ỉ ự ạ
đ n đ nh c c đ i b c nh t .ế ỉ ự ạ ậ ấ
G i ọ
ϕ
là góc nhi u x ng v i c c đ iễ ạ ứ ớ ự ạ
chính b c nh tậ ấ
sin
L
da
dL
a
tg .
=→==≈
λ
λ
ϕϕ
3
Báo cáo thí nghi mệ
Kh o sát s nhi u x c a chùm tia laser qua cách t ph ngả ự ễ ạ ủ ử ẳ
xác đ nh b c sóng c a tia laserị ướ ủ
Xác nh n c a thày giáoậ ủ
Tr ng ườ
L p ...................T .....................ớ ổ
H tên .........................................ọ
I. M c đích thí nghi mụ ệ
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
.............................................
II. K t qu thí nghi mế ả ệ
Chu kỳ c ch t : d = ỏ ử
Kho ng cách t cách t đ n màn quan sát: L = ả ừ ử ế
Kho ng cách t đ nh c c đ i trung tâm đ n đ nh c c đ i b c nh t a=ả ừ ỉ ự ạ ế ỉ ự ạ ậ ấ
B c sóng c a ánh sáng: ướ ủ
.a d
L
λ
=
4