Лазер и лазерный диск
5/10Определите длину волны излучения полупроводникового лазера и период отражательной дифракционной решётки.
Оборудование: полупроводниковый лазер, два бруска, линейка, экран, алюминиевая фольга, две швейные иглы, стеклянная пластинка, пластилин, часть сектора лазерного диска (дифракционная решётка), ластик, лист миллиметровой бумаги.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(\lambda \approx \dfrac{d\,\Delta x}{L}\) (по ширине \(\Delta x\) интерференционных полос от двух отверстий диаметром \(d\) при расстоянии \(L\) до экрана); период решётки \(b = \dfrac{\lambda}{\sin\varphi} \simeq \dfrac{\lambda}{\varphi} \simeq \dfrac{\lambda L_1}{\Delta x_1}\).
РешениеОпределим \(\lambda\).
Прокатив иглу по ластику, вычислим диаметр \(d\) иглы: \(d = S/\pi N\), где \(S\) — длина пути иглы, \(N\) — число её оборотов. Сложив две иглы вплотную друг к другу, проколем в фольге два одинаковых отверстия диаметром в несколько раз меньше диаметра иглы (для этого фольгу надо положить на стекло). Расстояние между центрами отверстий равно диаметру иглы.
Закрепим с помощью пластилина на одном бруске горизонтально лазер, а на другом бруске вертикально квадратик фольги и осветим отверстия.

Рис. 129
В центре картины, в области наложения центральных дифракционных максимумов при дифракции на круглых отверстиях, будем наблюдать систему равноотстоящих интерференционных полос (как в опыте Юнга). Измерив ширину нескольких полос (рис. 129), найдём ширину одной и по ней вычислим длину волны излучения лазера. \[\lambda \approx \dfrac{d\Delta x}{L}.\] Определим период отражательной решётки.
Закрепим с помощью пластилина на бруске вертикально часть сектора лазерного диска.

Рис. 130
Направим луч лазера на лазерный диск (рис. 130). Дифрагированные лучи наблюдаем в отражённом свете на линейке Л, находящейся за лазером на расстоянии \(L_1\) от лазерного диска. Период решётки \[b = \dfrac{\lambda}{\sin\varphi} \simeq \dfrac{\lambda}{\varphi} \simeq \dfrac{\lambda L_1}{\Delta x_1}.\]
Похожие задачи
- Лазер и чёрный ящик ВсОШ 1992/2001, 11 кл.
- Дифракция в отраженном свете на одномерных структурах APhO 2015/16, 11 кл.
- Фотонные кристаллы APhO 2016/17, 11 кл.
- Экран телефона как дифракционная решётка Курчатов 2019/20, 11 кл.
- Оптическое исследование пространственной структуры APhO 2020/21, 11 кл.
- Решётки МОШ 2022/23, 11 кл.