Лазер и его применение в демонстрационном эксперименте в волновой оптике


The Presentation inside:

Slide 0

Лазер и его применение в демонстрационном эксперименте в волновой оптике  Ученик 10 “A” класса Фомина Алексея Александровича Научный руководитель - преподаватель Федотова Тамара Николаевна МОУ СОШ №3


Slide 1

Цели работы: 1. Изучить устройство и принципы работы различных типов лазеров. 2. Разработать демонстрационные эксперименты по волновой оптике с помощью полупроводникового лазера.


Slide 2

Задачи: 1. Изучить физическую основу работы лазера. 2. Изучить строение и принцип работы полупроводниковых и других типов лазеров. 3. Разработать и проделать некоторые демонстрационные опыты с использованием полупроводникового лазера.


Slide 3

содержание: 1. Введение 2. Принцип работы лазера. Спонтанное и индуцированное излучение 3. Типы и характеристики лазеров 4. Демонстрационные опыты с использованием полупроводникового лазера 5. Заключение


Slide 4

Лазер. Общие сведения Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Физической основой работы лазера служит явление индукционного излучения. Слово «лазер» составлено из начальных букв английского выражения «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе означает «усиление света в результате вынужденного излучения». Н. Г. Басов А. М. Прохоров


Slide 5

Принцип работы лазера.


Slide 6

рубиновый на красителях газодинамический полупроводниковый Гелий-неоновый Типы лазеров CO2 - лазер


Slide 7

РУБИНОВЫй лазер


Slide 8

Гелий-неоновый лазер


Slide 9

CO2 - лазер


Slide 10

газодинамический лазер


Slide 11

Лазер на красителях


Slide 12

Полупроводниковый лазер. Ж. И. АЛФЕРОВ Академик, лауреат Нобелевской Премии за 2000 год Полупроводниковый лазер, полупроводниковый квантовый генератор, лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В П. л., в отличие от лазеров др. типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла. В П. л. возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллическую решётку. Это отличие определяет важную особенность П. л. — малые размеры и компактность (объём кристалла ~10-6—10-2см3). В П. л. удаётся получить показатель оптич. усиления до 104 см-1 хотя обычно для возбуждения генерации лазера достаточны и меньшие значения. Другими практически важными особенностями П. л. являются: высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (до 30—50%); малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 Ггц); простота конструкции; возможность перестройки длины волны l излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.


Slide 13

Демонстрационные опыты.


Slide 14

Интерференция луча лазера с бипризмой Френеля.


Slide 15

Излучение лазера через «Кольца Ньютона»


Slide 16

Интерференция света в схеме Юнга


Slide 17

Дифракция пучка света на щели


Slide 18

Дифракция расходящегося пучка света на нити


Slide 19

Дифракция расходящегося пучка света на круговом отверстии


Slide 20

Дифракция монохроматического света на одномерной решетке


Slide 21

Для подтверждения формулы d·sin ? = n· ? следует измерить расстояние между дифракционной решеткой и экраном. После измерений получилось расстояние, равное L = 2.31 м. Далее измерим расстояние между нулевым и n порядком дифракции каждой из решеток: Диф. решетка (d = 0.02мм): x? = 7.9 см x? = 16.1 см Диф. решетка (d = 0.0067мм): x? = 23.5 см x? = 48 см   Из формулы d·sin ? = n· ? выражаем значение sin ?: sin ? = n? / d Подставим значения для n = 1, для двух различных дифракционных решеток: По первой решетке: sin ?? = n?? /d?= 1*670*10?? / 0.02*10?? = 0.0335 Для малых углов sin ? ? tg ? = x / L: tg ?? = 7.9*10?? / 2.31 = 0.034 По второй решетке: sin ?? = n?? / d? = 1*670*10?? / 0.0067*10?? = 0.1 tg ?? = 23.5*10?? / 2.31 = 0.1 Таким образом, в обоих случаях, sin ? = tg ?, следовательно формула d·sin ? = n· ? верна.


Slide 22

Дифракция света на двумерной структуре


Slide 23

Дифракция света на одномерной решетке


Slide 24

Лабораторная работа. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки Цель работы: Определить длину световой волны, излучаемой лазером Ход работы: Укрепите лазер, дифракционную решетку и шаблон с миллиметровой бумагой в лапках штатива. Включите лазер, направив луч через дифракционную решетку на миллиметровую бумагу. Зарисовать положение центрального и боковых ярких максимумов (пятен) (рис. 2.). Измерьте расстояние от центра главного максимума до центров боковых максимумов h1 и h2, вычислить среднее h. Измерить расстояние от дифракционной решетки до экрана (планшета) L. Вычислить длину световой волны, излучаемой лазером, используя формулу дифракционной решетки. Оценить погрешность измерения, результат представить в виде ? = ? ± ??. Измерить расстояние от центра главного максимума до центров вторых максимумов. Повторите вычисления длины световой волны для вторых максимумов. Оценить погрешность измерения, результат представить в виде ? = ? ± ??.


Slide 25

Используя формулу d·sin ? = n· ?, учитывая sin ? ? tg ? при малых углах tg ? = x / L , подставляем в основную формулу и получим: d · x /L = n· ?; ? = d · x / L · n   d = 0.02 * 10?? м x = 7.9 * 10?? м L = 2.31 м n = 1 ? = 0.02*10 ??*7.9*10?? / 2.31*1= 683 * 10?? м Вычислим погрешность измерения: ?? / ? = ?x / x + ?L / L; ?? / ? = 1*10?? / 7.9*10?? + 1*10?? / 2.31 = 0.014; ?? = 0.014 * 683 * 10?? = 9.562 * 10?? м ? = 683 * 10??м ± 9.56 * 10??м


Slide 26

Заключение Лазеры нашли применение в самых различных областях — от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Газовые лазеры применяются в геодезических нивелирах, дальномерах и теодолитах; в метрологии – как эталоны частоты и времени; для записи голограмм. Лазеры на красителях и других рабочих средах используются для зондирования атмосферы. Мощные технологические лазеры на парах металлов и молекулах (в основном на CO?) – для резки, сварки и обработки металлов. Полупроводниковые лазеры используются в качестве прицелов ручного оружия, в проигрывателях компакт-дисков. Также полупроводниковый лазер пригоден для использования в качестве когерентного излучения при проведении демонстрационных экспериментов по физике, что я и представил в данной работе.


×

HTML:





Ссылка: