Изучение свойств излучения оптического квантового генератора на смеси гелия и неона (лабораторная работа)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая

 академия им. П.А. Соловьева

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

УТВЕРЖДЕНО

на заседании методического

семинара кафедры физики

«   » _________ 2005 г.

Зав.каф.  Пиралишвили Ш.А.

Лаборатория «Квантовая физика»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № КФ – 5

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ИЗЛУЧЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

НА СМЕСИ ГЕЛИЯ И НЕОНА

Рыбинск 2005

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

          Работа выполняется в соответствии с общими требованиями техники безопасности, действующими в учебных лабораториях кафедры физики.

ВНИМАНИЕ!

1.  В процессе работы лазер должен быть установлен так, чтобы исключить попадание прямого и отраженного лазерного излучения в глаза.

2.  При эксплуатации ОКГ следует иметь в виду наличие внутри его корпуса высокого напряжения. Источник питания ОКГ должен быть заземлен.

3.  При работе с прибором ИМО-2Н необходимо соблюдать все правила безопасности работы с высоким напряжением.

          ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение основных свойств излучения ОКГ, работающего на смеси гелия и неона. Определение мощности излучения, степени его поляризации, длины волны, расходимости луча.

          ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: Газовый оптический квантовый генератор на смеси гелия и неона, измеритель средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н, поляроид, щель для получения дифракционной картины, зеркала для определения расходимости луча ОКГ, закрепленные на стойках, оптическая скамья.

1  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Лазер или оптический квантовый генератор (ОКГ) является источником излучения когерентного, поляризованного, монохроматического с малой расходимостью луча, с большой мощностью на единицу площади.

Излучение любого источника света представляет собой суммарный эффект излучения громадной совокупности атомов и молекул, испускающих кванты независимо друг от друга с произвольными фазами, произвольной ориентацией спинов, распространяющиеся во всех направлениях от источника. В результате, излучение обычных тепловых источников света некогерентно, неполяризованно, немонохроматично и заполняет телесный угол  радиан.

В лазерах используется принципиально новый способ высвечивания возбужденных атомов, позволяющий, несмотря на некогерентный характер возбуждения отдельных атомов, получать когерентные пучки света с очень малой расходимостью. Оптический квантовый генератор обязательно содержит два принципиально важных элемента: активную среду А, являющуюся источником световой энергии, и оптический резонатор, внутри которого заключена эта среда (рисунок 1.1). Активная среда может быть твердой, жидкой или газообразной, но обязательно должна обладать свойством усиливать свет на частоте генерации. Основное назначение резонатора – осуществление положительной обратной связи: его зеркала возвращают часть световой энергии, излученной активной средой, обратно. Если усиление на один проход превосходит полные потери, возникает оптическая генерация – направленное яркое когерентное излучение с определенной длиной волны.