АУМАҚТЫҚ ПЛАСТИНКА

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

№ 4. 8 зертханалық жұмыс

АУМАҚТЫҚ ПЛАСТИНКА

(Френель)

Алматы, 2022

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Бекітемін

Физика кафедрасының меңгерушісі Косов В. Н.

«» 2022 ж.

4. 8 АУМАҚТЫҚ ПЛАСТИНКА

Жұмыстың мақсаты:

Параллель сәулелермен жарықтандырылған зоналық қабатшаның фокустық қашықтықтарын анықтау.

Қажетті құрал-жабдықтар: Лазер He-Ne, зоналық қабатша, линзаны ұстағыш, қапталған линзалар, объекті ұсағыш, күңгірт әйнек, поляризациялық фильтр, оптикалық отырғыш.

Қысқаша теориялық кіріспе.

Френель бойынша нүктелік көзбен қоздыратын жарық толқынын толқындық беттің элементтерімен сәулеленетін когерентті екінші ретті толқындардың суперпозиция нәтижесі ретінде қарастырыла алады. Толқындық беттің зоналарға бөлінуі, екі көршілес зоналардан шығатын толқындардың оптикалық жүріс айырмасы P бақылау нүктесінде $\frac{\lambda}{2}$ тең болатын және бұл толқындар P нүктесіне кері фазалармен келеді де, жартылай бірін-бірі сөндіреді.

Бірін-бірі ауыстыратын жарық және қара концентрлік сақиналардан тұратын, Френель зоналардың орналасу принципі бойынша құрылған зоналық қабатшаны қолдану толқындық беттің бөлінуін эксперименталды дәлелдейді.

Жарық және қара зоналардың саны 2k болса, онда амплитуда A, P нүктесінде мынаған тең:

A= A ₁ +A ₃ +A ₅ +…. +A _2k-1 ; A ≈ kA ₁ (1)

Сол уақытта P нүктесінде амплитуда A зоналық қабатшасыз $\ \frac{1}{2}$ A ₁ тең болады (бірінші зонаның жартысының салымы) . Сондықтан, зоналық қабатшаны қолдану P нүктесіндегі жарық интенсивтілігін 4k ² коэффициентімен көбейтуге мүмкіндік береді. Бұл зоналық қабатшаны жинағыш линза ретінде қолдануға болатынын көрсетеді.

1-суретте зоналық қабатшаның бірінші сақиналарының жарық толқынмен жарықтандыруы көрсетілген. P нүктесі және зоналық қабатшаның ортасымен қашықтығы f ₁ болсын, онда P нүктесі және радиустар үшін келесі теңдеу орындалады r _n ( n=1, 2, 3… ) :

$r_{n}^{2}$ = $\left( f + n\frac{\lambda}{2} \right)$ ² -f ² = f ² + nfλ + n ² $\frac{\lambda^{2}}{4}$ - f ² =nfλ, мұнда nfλ » n ² $\frac{\lambda^{2}}{4}$ (2)

r _n = $\sqrt{nf\alpha\ }$ ; f = $r_{n}^{2}\$ ∙ $\ \frac{1}{n\lambda}$ (3)

1-сурет. Жазық толқынмен қабатшаның бірінші зоналарын жарықтандыруы

Егер P бақылау нүктесін ОP бағытымен зоналық қабатшаға қарай жылжытсақ, онда жарық және қараңғы бейнелерді көруге болады, бұл зоналық қабатша бірнеше фокустары бар екенін көрсетеді.

f _n = $\frac{f_{1}}{m}$ , (m = 1, 3, 5, 7, …) (4)

Эксперимент үшін қолданылатын зоналық қабатшада 20 зона бар, бірінші ортасындағы қараңғы шеңбер радиусы r ₁ = 0, 6 мм. Сонымен келесі радиустар мынаған тең:

r _n = n ¹² ∙ 0, 6 мм. (5)

Кестеде эксперименттен шыққан және λ = 632, 8нм үшін (3), (4) және (5) формулаларымен есептелінген орташа шамалар келтірілген. 2-суретте m фокус ретінде кері шаманың функциясы ретіндегі қашықтықтар келтірілген .

Кесте

F _теор, см

F _эксп,, см

r _теор , мм

r _эксп , мм

m: 1

Fтеор,см: 56, 9

Fэксп,,см:

57, 8

52, 4

n: 1

rтеор, мм: 0, 6

rэксп, мм: 0, 61

m: 3

Fтеор,см: 19, 0

Fэксп,,см:

19, 3

19, 5

n: 2

rтеор, мм: 0, 85

rэксп, мм: 0, 86

m: 5

Fтеор,см: 11, 4

Fэксп,,см:

11, 7

11, 5

n: 3

rтеор, мм: 1, 04

rэксп, мм: 1, 05

m: 7

Fтеор,см: 8, 1

Fэксп,,см:

8, 5

8, 7

n: 4

rтеор, мм: 1, 20

rэксп, мм: 1, 21

m: 9

Fтеор,см: 6, 3

Fэксп,,см:

6, 6

7, 2

n: 5

rтеор, мм: 1, 34

rэксп, мм: 1, 35

2-сурет. Фокус ретіне кері шаманың функциясы ретіндегі қабатшаның фокустық қашықтықтары

Өлшеулер жүргізілетін қондырғы.

3-суретте эксперименттік қондырғы көрсетілген. Жорғалауышта бекітілген лазер оптикалық отырғыштың басына орнатылады. Лазерлік сәулені 5 мм -ге дейін кеңейту үшін линзалар жүйесін L1, L2 және L3 2-суретте көрсетілгендей оптикалық отырғышта орналастырыңыздар. L2 және L3 линзаларының ақырын орналастыруы ұзындығы бірнеше метр (максимум 10 м ) параллель лазер сәулесін алуға мүмкіндік береді. Оптикалық отырғышты келтіру үшін тестілік диафрагма ретінде саңылауы бар картон бөлшегін қолдануға болады. ZP зоналық қабатшасын және S күңгірт шыныны орнатыңыздар, мұнда зоналық қабатша түгел жарықтандырып тұрғанын әбден байқаңдар. L4 үлкейткіш линзаның алдында оптикалық отырғыштың соңындағы күңгірт шыныда зоналық қабатшаның бейнесі проекцияланады . Күңгірт шыныны және L4 үлкейткіш линзасын бір уақытта қабатшаға қарай жылжытып, фокустардың нақты кескінін және сәйкес фокустық қашықтықтарды табыңыздар. Бейненің ашықтығын төмендететін P поляризациялық фильтрі күңгірт шынымен бір қапқа орнатылады.