Отчет по лабораторной работе изучение работы газового лазера и исследование свойств лазерного излучения icon

Отчет по лабораторной работе изучение работы газового лазера и исследование свойств лазерного излучения


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Пространственное распределение амплитуды лазерного излучения...
План: Особенности лазерного излучения. Природа лазерного излучения...
Исследование излучения гелий-неонового лазера...
Программа курса Челябинск 2005 Цель и задачи курса...
Реферат по научно-исследовательской работе г 09 Исследование механизмов формирования...
Определение оптической глубины проникновения низкоинтенсивного лазерного излучения в...
Отчет должен состоять из следующих пунктов: Заголовок лабораторной работы (название и цель...
Отчет по лабораторной работе №1 “...
Оформить отчет. Варианты заданий к лабораторной работе №5 1...
Отчет о научно-исследовательской работе...
Пособие к лабораторным работам исследование характеристик малогабаритной...
Полупроводниковый инжекционный лазер...



Загрузка...
скачать

Отчет по лабораторной работе №4


Солодилов Дмитрий 25А гр.


ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы: ознакомиться с устройством и научиться пользоваться оп­тическим квантовым генератором, а также научиться исследовать основные свойства лазерного излучения и определять основные технические характери­стики газового лазера - длину волны излучения и энергию кванта.


Приборы и принадлежности:

1) Лазер ЛГ- 72 с блоком питания СБП — 5

2) Оптическая скамья с рейтерами (держателями).

3) Рассеивающая линза.

4) Поляроид.

5) Экран.

6) Дифракционная решетка


Описание установки:




^ Рис. 1. Общий вид установки для изучения работы гелий— неонового лазера

непрерывного действия

1 -лазер, 2 — поляроид, 3 -раздвижная щель, 4 дифракционная решет­ка, 5 - экран, 6 — оптическая скамья.

В состав установки входят: газовый лазер непрерывного действия типа ЛГ — 72, поляроид (2), раздвижная щель (3), дифракционная решетка (4) и экран (5). Все детали установки смонтированы на оптической скамье (6). Питание и управление лазером осуществляется от стабилизированного блока питания типа СБП — 5. В ходе выполнения работы поляроид, щель, дифракционная решетка мо­гут сниматься со скамьи вместе с рейтерами, на которых они закреплены. Технические характеристики лазера, применяемого в данной работе, та­ковы:

1. Длина волны излучения - 0,63 мкм.

2. Мощность излучения - 1 мВт.

Краткая теория:

Атомы могут находиться лишь в квантовых состояниях с дискретными значениями энергии Е1, Е2, Е3... . Ради простоты рассмотрим два из этих со­стояний: E1 - основное и Е2- первое возбужденное. Если атом находится в ос­новном состоянии Еь то под действием внешнего излучения может осуществ­ляться вынужденный переход в возбужденное состояние Ег, приводящий к по­глощению излучения. Вероятность подобных переходов пропорцио­нальна плотности внешнего излучения.



а) Поглощение б) Спонтанное излучение в) Вынужденное излучение

Атом, находясь в состоянии Е2, может спонтанно (самопроизвольно) пе­рейти в состояние Е1 испуская фотон. Это - спонтанное излучение, вероятность его зависит от строения атома. При этом чем меньше вероятность излучения, тем больше среднее время жизни атома в возбужденном состоянии.

^ Среда с инверсной населенностью уровней



Устройство газового лазера и принцип его действия





1 — газоразрядная трубка, 2 - катод, 3 — анод, 4 — стеклянные пластинки, 5 — сферическое зеркало, 6 - плоское зеркало.

Основным элементом лазера является газоразрядная трубка (1), напол­ненная смесью гелия и неона. Парциальное давление гелия — 133,32 Па, неона — 66,66 Па. Трубка имеет накаливаемый катод (2) и анод (3). При накаленном ка­тоде трубки и поданном на неё высоком напряжении в трубке возникает светя­щийся электрический разряд. Разрядная трубка замкнута с торцов плоско параллельными стеклянными пластинками (4), расположенными под углом Брюстера к оси трубки, поэтому излучение лазера является линейно поляризованным. Трубка помещена в зер­кальный оптический резонатор, образованный двумя зеркалами, сферическим (5) и плоским (6). Излучение лазера выходит со стороны плоского зеркала, имеющего коэффициент пропускания около 2%. Рабочим веществом, дающим видимое излучение разряда, является неон. Но необходимое для этого возбуждение атомов неона осуществляется через по­средство атомов гелия. В электрическом разряде ударами электронов возбуждаются атомы гелия. Атомы гелия сталкиваются с атомами неона, сообщают им энергию, необходимую для перевода их в возбужденное состояние. Таким образом, в трубке создается активная среда, состоящая из атомов неона, обладающих инверсной заселенностью энергетических уровней. Выну­жденное излучение может превысить поглощение света атома, вследствие чего свег, проходя через вещество, будет усиливаться. Спонтанное, то есть самопроизвольное, излучение отдельных возбужден­ных атомов неона приводит к распространению в активной среде фотонов, со­ответствующих указанному переходу. Излучаемые фотоны вызывают вынуж­денное испускание дополнительных фотонов, которые в свою очередь вызыва­ют вынужденное излучение новых фотонов и т. д. Возникает лавинообразный процесс. Однако для того, чтобы индуцированное вынужденное излучение пре­высило беспорядочное, спонтанное, необходимо добиться высокой плотности излучения в веществе. Это достигается с помощью зеркального оптического ре­зонатора, в котором фотоны, прежде чем выйти на внешнюю среду, испытыва­ют многократные отражения вдоль оси лазера, вследствие чего их путь значи­тельно удлиняется. При этом фотоны, возникающие при вынужденном излуче­нии, летят в том же направлении, что и падающие фотоны, спонтанно испус­каемые в других направлениях, покидают газоразрядную трубку через её боко­вую поверхность. Когда пучок света становится достаточно интенсивным, часть его выходит со стороны плоского зеркала. Наступает стационарный режим ге­нерации лазерного излучения.

^ Основные особенности лазерного излучения

1. Высокая монохроматичность, то есть постоянство амплитуды и длины световой волны.

2. Временная и пространственная когерентность (разность фаз световых волн, испускаемых любыми двумя светящимися точками выходного отверстия лазера, остается постоянной во времени и в пространстве).

3. Естественная коллимация светового пучка, то есть его малая расходи­мость.

4. Поляризованность светового луча.

5. Большая мощность излучения (последнее в основном относится к лазе­рам, работающим в импульсном режиме).


Ход работы:

Задание 4.

l1=0,8 м d1=0,002 м l2=11,3 м d2=0,014 м



Задание 5 .

l1=1 м d2=0,0025 м

Вт/м2

Вт/м2

Как видно из вычислений лазерное излучения практически в 25 раз эффективнее светогого излучения лампы накаливания.

Задание 6.

Порядок максимума

R, см

L, см

l=L/2, см



, мкм

,мкм

, %

1

65

8.6

4.3

0,065

0,66

0,63

4.7

2

65

18

9

0,138

0,69

0,63

9.5

0,66 мкм 0,69 мкм



Задание 7.

, В/м N=(P*t)/E=1*10-3/ =3,125*1015


Выводы: 1) наблюдали высокое монохроматичное лазерное излучение на дифракционной решетке, убедились, что в дифракционном спектре присутствует только одна длина волны; 2) наблюдали временную и пространственную когерентность на рейтере с рассеивающей линзой; 3) наблюдали поляризованность лазерного излучения на рейтере с поляроидом; 4) исследовали малую расходимость лазерного излучения, вычислили угол расходимости; 5) рассчитали плотность потока излучения лазера; 6) вычислили длину световой волны с помощью дифракционной решетки; 7) вычислили энергию фотона, излучаемого лазером.




Скачать 58,27 Kb.
оставить комментарий
Дата07.09.2011
Размер58,27 Kb.
ТипОтчет, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх