Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа
По теме:
Фазовая зонная пластинка
Выполнил:
Файрушин Равил
гр 911п
Цель работы: изучить принцип действия и познакомиться со свойствами фазовой зонной пластинки (ФЗП).
Решаемые задачи:
- визуально пронаблюдать фокусировку световой волны ФЗП;
- определить фокусные расстояния для различных длин волн и определить радиусы зон Френеля ФЗП.
Оптические элементы и аппаратура (рис.1):
Рис.1. Общий вид экспериментальной установки
неоновая лампа (1) с блоком питания (2);
лампа накаливания (3) с блоком питания (4);
фазовая зонная пластинка (5) в держателе;
держатель оптического волокна (6);
оптическая скамья (7) с рейтерами (8);
спектрометр Red Tide USB650 (9);
оптическое волокно (10), соединенное со спектрометром;
компьютер с установленной программой Spectra Suit.
Порядок выполнения работы:
Упражнение 1. Визуальное наблюдение фокусировки световой волны ФЗП.
1. Устанавливаем на правом конце оптической скамьи 7 лампу накаливания 3 (рис.1). Если на кожухе лампы установлена матовая пластинка, аккуратно снимаем её.
2. Примерно на расстоянии 50 см от лампы устанавливаем зонную пластинку 5 в держателе.
3. Подключаем лампу накаливания к разъемам 6V блока питания. Подключаем блок питания к сети. Для выключения лампы достаточно отсоединить один из разъемов лампы от блока питания.
4. Возьмём лист белой бумаги и получим на нем, как на экране, изображение нити накаливания, создаваемое ФЗП. Перемещаем лист вдоль оптической оси системы и пронаблюдаем, как меняется цвет изображения. Обращаем внимание, что изображение нити накаливания в красном цвете образуется ближе к ЗП, чем изображение нити в зеленом цвете.
Упражнение 2. Определение радиусов зон Френеля ФЗП.
1. Убираем осветитель и устанавливаем на правом конце оптической скамьи 7 неоновую лампу 1 (рис.1). Правый край рейтера лампы должен располагаться на отметке 100 см.
2. Устанавливаем рейтер с ФЗП на отметке 47 см (по правому краю). Измеряем расстояние между источником и ФЗП (величина а в формуле (2)).
3. Устанавливаем держатель 6 с оптическим волокном на отметке 7 см.
4. Устанавливаем центры всех элементов на одной высоте (например, на высоте 20 см от поверхности стола).
5. Подсоединяем к блоку питания неоновую лампу и включаем её.
6. Устанавливаем центр ФЗП на одной оси, соединяющей лампу и входное отверстие оптического волокна (небольшое отверстие в держателе оптического волокна). Для этого нужно ослабить винт крепления ФЗП. Наблюдая за изображением светящегося газа на поверхности держателя, перемещаем ФЗП в направлении, перпендикулярном оптической оси и
совмещаем изображение с входным отверстием оптического волокна. Убеждаемся, что плоскость ЗП перпендикулярна оптической оси.
7. Включаем компьютер и входим в программу Spectra Suit. В окне программы Spectra Suit устанавливаем время интегрирования 50 мсек, а число усредняемых спектров – 6.
8. Выводим на экран область спектра от 550 до 800 нм. Масштабируем спектр по оси Y на весь экран.
9. Подводим курсор мыши к максимуму линии 585 нм и щелкаем правой клавишей мыши. Появится линия курсора: ее положение по длинам волн будет показано в нижнем окне, а справа от этого окна выводится интенсивность сигнала на этой длине волны. Изменяя время интегрирования добиваемся, чтобы сигнал не превышал 3800 отсчетов.
10. Плавно перемещаем держатель с оптическим волокном вдоль оптической скамьи и находим такое положение, при котором интенсивность линии примет максимальное значение. Это означает, что для данной длины волны приемник (входное отверстие оптического волокна) находится в точке Р. Измеряем расстояние между входным отверстием оптического волокна и ФЗП (величина b в уравнении (2)).
11. Повторяем пункты 9 и 10 для других 8 -10 спектральных линий и заполняем таблицу 1:
а=53 см
12. Построим график зависимости величины ab/(a+b) от 107/λ
По графику определяем величины.
ab/a+b=(10^4/λ+3)см => rm2 /m=(10-4/ λ +3)см* λ*10-7 см≈10-3 см2
Вычислим радиусы первых зон:
r1=*10-3/2≈0,031см
r2=*10-3/2≈0,043см
r3= *10-3/2≈0,053см
Упражнение 3. Регистрация спектра излучения неона при различных положениях ФЗП.
1. Вновь подводим курсор мыши к максимуму линии 585 нм. Изменяя время интегрирования добиваемся, чтобы сигнал не превышал 3000 отсчетов.
2. Плавно перемещаем держатель с оптическим волокном вдоль оптической скамьи и находим такое положение, при котором интенсивность этой линии примет максимальное значение. Сохраняем этот спектр.
3. Повторите пункты 1 и 2 для линии 724 нм.
4. Построим на одном графике оба спектра.