Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 37

Рис. 12.9.

Экспериментальное определение периода двумерных структур осуществляют с помощью микроскопа МБИ-1. Окуляр микроскопа состоит из круглого стекла с наклеенными на него произвольно равными делениями. Для градуировки окуляра используют объективный микрометр. Объективный микрометр представляет собой стеклянную пластинку, помещенную в металлическую оправу, на которой делительной линейкой нанесены сто делений на длине 1 мм. Цена одного деления таким образом равна 0,01 мм.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

На диафрагме 13 (рис. 12.7) устанавливают раскрытие 54. В направляющие "ласточкин хвост" вставляют дифракционный объектив 2 и фиксируют его винтом 24. Винтом 25 устанавливают увеличение объектива в степени 1^х. Включают шнур блока питания 22 лазера в сеть. Поворотом тумблера на блоке питания зажигают лазер. Перемещением рукоятки 20 от себя до упора вводят поглощающий светофильтр. Передвигая лупу 1 в продольном направлении, фокусируютее на шкалу.

УПРАЖНЕНИЕ I

Определение периода двумерных решеток

1. Помещают капроновую сетку в держатель рамки 21 и фиксируют в выбранном положении рукояткой 11.

2. Нa экране 2 наблюдают дифракционную картину в виде симметричных точек. Передвигая лупу 1 в продольном направлении, фокусируют ее на дифракционную картину и четкое видение шкалы.

3. Измеряют расстояние по оси Х от центра максимума нулевого порядка до центра максимума первого порядка в левую сторону Х’_ЛЕВ. затем в правую сторону Х’_ПР и находят X’=.

4. Из формулы d_x sinφ= mλ определяют период d_x, где m –порядок максимума, φ – угол дифракции,

F – фокусное расстояние дифракционного объектива.

Так как Х’ <<F, то в нашем случае  . Тогда d’_x =, где F=400 мм

5. Измеряют расстояние Х” от центра максимума нулевого порядка до центра максимума второго порядка и Х''' до центра максимума третьего порядка и вычисляют d''_x и d'''_x. Находят среднее значение d_x.

При этом следует помнить, что для максимума второго порядка m=2, третьего порядка m=3. Цена одного деления шкалы =0.1 мм.

6. Аналогично проводят измерения вдоль оси Y и вычисляют d_y.

7. Делают выводы.

УПРАЖНЕНИЕ II

Определение периода двумерных структур
по логарифмическому графику

1.  Как и в первом упражнении, на экране 2 наблюдают дифракционную картину в виде симметричных точек.

2.  Измеряют расстояние Х’ от центра максимума нулевого порядка до центра максимума первого порядка по оси Х и Y’ по оси Y.

3.  Используя логарифмический график для соответствующего увеличения 1^x (рис. 12.10) по оси d находят периоды двумерных структур, при этом. R= Х’ и R= Y’.

Рис.12.10.

4.  Делают выводы.

УПРАЖНЕНИЕ III

Экспериментальное определение периода
двумерных структур

1. Определяют цену деления окулярного микрометра. Для этого на предметный столик микроскопа кладут объективный микрометр. Совмещают n делений окулярного микрометра с N делениями объективного микрометра. Цена деления окулярного микрометра равна  мм.

2. На предметный столик микроскопа кладут капроновую сетку, период которой нужно определить. Фокусируют микроскоп на сетку и измеряют вдоль оси Х период решетки (сумму прозрачного и непрозрачного участков) в делениях микроскопа. Учитывая цену делений окулярного микрометра, находят d_x.

3. Поворачивают шкалу делений окулярного микрометра на 90 градусов и аналогично определяют d_y.

4. Сопоставляют периоды решетки d_x и d_y с периодами, определенными в упражнении I и II, делают выводы.

УПРАЖНЕНИЕ IV

Осуществление пространственной
фильтрации изображения

1. Заменяют дифракционный объектив репродукционным. Для этого ослабляют винт 24 (рис. 12.7), снимают с направляющих дифракционный объектив и на его место вставляют репродукционный.

2. Вынимают с дифракционного объектива окуляр и вставляют его в оправу лупы.

3. Открывают крышку 18 и на матовом экране 17 с помощью лупы в оправе находят изображение сетки. Путем продольного перемещения лупы фокусируют ее на четкое виденье сетки и шкалы.