Измерение продольных координат и расстояний

Используется линейка, размещённая вдоль оптической скамьи. Координаты характерных точек оптических элементов определяются с помощью рисок на рейтерах. Координаты изображений и точек фокусировки волн определяются методом «наводки на резкость»: с помощью линзы микропроектора получают на экране чёткое повторное изображение исследуемой точки и отсчитывают координату объектной плоскости линзы по риске на рейтере микропроектора. Расстояния определяют как разности координат.

При использовании шкалы экрана следует учитывать, что точка выхода пучка излучения из микропроектора смещена на величину  = 30 мм относительно риски на рейтере микропроектора, соответственно смещена и точка экрана, находящаяся напротив точки выхода пучка.

 

Внимание!

1. Мощность излучения лазера плавно нарастает в течение 10-15 минут после включения. После прогрева остаются колебания мощности с периодом 1 - 10 секунд и с размахом порядка 10% средней мощности. Воспроизводимость результатов повышается, если брать отсчёты, соответствующие максимумам показаний фотоприёмника.

2. В лазерах с неполяризованным излучением наблюдаются еще и хаотические изменения поляризации. Это приводит к сильным колебаниям интенсивности в опытах с поляризованным светом, что затрудняет интерпретацию результатов. Однако если брать соответствующие максимумам показаний фотоприемника результаты получаются вполне удовлетворительными.

3. Если источник излучения – лампа накаливания, то поляризаторы и светофильтры при визуальном наблюдении ведут себя как положено, а при фотометрических измерениях практически не работают. Дело в том, что основная часть мощности излучения лампы приходится на инфракрасный диапазон. В этом же диапазоне (до 2 мкм) наиболее чувствителен фотоприёмник, а поляризаторы и светофильтры построены для излучения видимого диапазона. Из набора фильтров модуля 28 только зелёный светофильтр заметно задерживает инфракрасное излучение, остальные его пропускают. Для фотометрических опытов с белым светом нужно предварительно разложить его в спектр или отсечь инфракрасную составляющую.

 

Приложение 4

 

ОПИСАНИЕ УЧЕБНО-ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ТЕСТ-ОБЪЕКТА МОЛ-01-1

НАЗНАЧЕНИЕ

 

Объект позволяет изучать все основные эффекты, связанные с явлениями интерференции и дифракции света на различных уровнях сложности изложения.

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

 

Объект представляет собой стеклянную подложку диаметром 35 мм и толщиной 3 мм с зеркальным непрозрачным покрытием и выполненными по специальной фотолитографической технологии прозрачными структурами (одиночные и двойные штрихи, отверстия). Они расположены в трех рядах А, В и С через равные угловые промежутки (10, 45 и 22.5 угл. градуса соответственно) и в центре объекта.

 

МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

 

Для наблюдения дифракции Фраунгофера или интерференции на двух щелях используется излучение гелий-неоновых или полупроводниковых лазеров любого типа с диаметром пучка не более 2 мм без дополнительного преобразования. Параметры структур рассчитаны на установку объекта на стандартной оптической скамье или плите с расстоянием до экрана менее или порядка 1 м. При этом общий размер дифракционной или интерференционной картины, наблюдаемой при естественном освещении, не превосходит 0,2 м. Распределения интенсивности могут наблюдаться в прошедшем или отражённом свете визуально либо через любые оптические системы переноса или передачи изображений.

 

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТРУКТУР

 

Таблица

 

Ряд А двойные щели с переменным расстоянием между щелями d и шириной щели а:

№п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
d,мкм	10	15	25	40	25	45	60	75	40	60	80	100
а,мкм	5	5	5	5	10	10	10	10	15	15	15	15
№п/п	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
d,мкм	45	70	95	120	60	85	110	135	75	95	120	140
а,мкм	20	20	20	20	25	25	25	25	30	30	30	30
№п/п	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
d,мкм	90	125	160	190	75	125	175	225	100	150	200	250
а,мкм	40	40	40	40	50	50	50	50	75	75	75	75

 

Ряд С одинарные щели ширина а (в мкм)в порядке возрастания номера:

8;10; 12; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100.

 

Таблица

 

Ряд В круглые отверстия диаметра d:

№п/п	1	2	3	4	5	6	7	8
d,мкм	30	40	50	60	70	80	90	100

 

Центр: квадратная сетка из прозрачных штрихов шириной 6 мкм и периодами 50 мкм по обеим координатам. Общее число штрихов по каждой координате – 100. Длина каждого штриха – 5 мм.

Идентификация номера структуры на объекте производится следующим образом (на примере ряда С объекта МОЛ-1). Внешний вид объекта МОЛ-1 приведен на рис. 119.

После получения изображения дифракционной картины следует вращением объекта МОЛ-1 вокруг оптической оси получить последовательно ряд изображений. Начало отсчета в нумерации структур следует установить по переходу от изображения 1 к изображению 16.

Далее следует визуальный контроль числа дополнительных дифракционных максимумов для структур 1..16, визуализируемых на экране монитора, изменяя при необходимости уровень усиления и накопления. Допускается перенасыщение изображения центрального максимума.

Рис. 119. Схема расположения структур объекта МОЛ -1. Ряд С одинарные щели толщины d (в мкм) в порядке возрастания номера:8;10; 12; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100.

 

ВНИМАНИЕ! Ввиду особенностей технологии изготовления тест-объектов МОЛ-01-1 при использовании лазерных источников с длиной волны 633 и 650 нм покрытие имеет характеристики полупрозрачного зеркала, и распределение в центральном максимуме имеет сложную форму (интерференция прошедшего излучения с дифрагировавшим). Максимумы более высоких порядков («боковые») воспроизводятся без искажений.

 

Приложение 5