Определение длины световой волны квантового генератора с помощью эталона Фабри-Перо (Лабораторная работа № 12), страница 5

Из этого следует, что величины , , , … представляет собой арифметическую прогрессию с общей разностью . Это простое соотношение и используется для определения длин волн. Имея набор значений квадратов измеренных диаметров, можно найти среднее значение  и по формуле (19) определить длину волны неизвестного излучения

                                                           .                                            (20)

В данной работе предлагается определить длину световой волны,  излучаемой лазером типа ЛГ-78. Ниже приводится схема установки (рис. 7).

Световой пучок лазера 1, попадая на ослабитель-рассеиватель 2 (из молочного стекла), расходящимся конусом падает на эталон Фабри-Перо 3. За эталоном в светозащитном кожухе 5 установлен объектив 4. Интерференционная картина наблюдается с помощью окуляра 6, укрепленного на каретке отсчетного устройства микроскопа 7.

Ввиду малой расходимости светового пучка лазера и большой степени его когерентности, незначительные неоднородности ослабителя-рассеивателя приводят к неравномерному распределению света, падающего на эталон. Для устранения этого явления  диск ослабителя-рассеивателя приводится во вращение с помощью маломощного электродвигателя 8. Для уменьшения доступа постороннему свету перед эталоном установлена ширма 9 с небольшим отверстием в центре. Эталон, объектив, окуляр и ширма имеют приспособление, необходимое для осуществления соответствующих перемещений при юстировке установки. Установка для определения длины волны лазерного излучения является уже отъюстированной, и дополнительные регулировки студентам запрещаются (о настройке окуляра будет сказано ниже).

Рис. 7 .

Измерения. Перед началом работы получите инструктаж о порядке запуска лазера ЛГ-78, а сам запуск проведите в обязательном присутствии лаборанта. Далее включите двигатель ослабителя-рассеивателя и ознакомьтесь с интерференционной картиной. При этом в поле зрения окуляра должна наблюдаться система тонких, четких концентрических колец и вертикальная визирная линейка. При необходимости наводка окуляра на резкость осуществляется вращением его за накатанную часть. Проверка точности наводки окуляра на резкость осуществляется следующим образом. Визирную линию располагают вблизи некоторого интерференционного кольца. Если при небольших боковых перемещениях глаза изображение визирной линии и кольца не смещаются друг относительно друга, то качество наводки на резкость можно считать удовлетворительным.

Далее приступают к измерениям. С помощью барабана отсчетного механизма визир перемещают за 9-е кольцо справа от центра. Затем, перемещая визир справа налево, устанавливают его последовательно (как можно точнее) на 9-е, 8-е и т.д. до 0-го кольца и одновременно производят отсчеты по шкале целых миллиметров, а на барабане десятых и сотых долей. Продолжая движение визира справа налево, делают те же измерения положения колец, но теперь уже слева от центра, т.е. от 0-го до 9-го.

Указанные выше измерения производят не менее 3-х раз и данные заносят в таблицу, пример которой приведен в конце описания.

Обработка результатов. На основании трехкратных измерений

уточняют положения концов диаметра для каждого кольца и находят его среднее значение. Далее находят квадраты диаметров колец. В формуле (18), положив  k = 0, получим

     , или

      , то есть квадраты диаметров колец образуют линейную функцию от  . Для отыскания среднего значения    можно  было бы  воспользоваться графическим методом. Однако, учитывая, что квадраты диаметров меняются в большом интервале значений, такой метод не является достаточно точным. Этот метод можно значительно уточнить, перейдя к мало меняющимся линейным функциям. Пусть ,  ,  , , тогда предыдущая формула запишется