激光技术实验报告

                      实验名称：氦氖激光器实验

 一．实验内容：                                                                  1、氦氖激光器的调节；                                                          2、氦氖激光器的输出功率；                                                      3、氦氖激光器的发散角测量 ；                                                   4、氦氖激光器的模式分析

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实验一测定空气折射率

一、实验目的

1、    熟练掌握迈克尔逊干涉光路的调节方法；

2、    学会调出非定域干涉条纹，并测量常温下空气的折射率。

二、实验原理

本实验室建立在迈克尔逊干涉光路的基础上来做的。激光束经短焦距凸透镜会聚后可得到点光源S，它发出球面波照射干涉仪，经G1分束，及M1、M2反射后射向屏H的光可以看成由虚光源S1、S2发出的。其中S1为点光源S经G1及M1反射后成的像，S2为点光源S经M2及G1反射后成的像。这两个虚光源S1、S2发出的球面波，在它们能相遇的空间里处处相干，即各处都能产生干涉条纹。我们称这种干涉为非定域干涉。随着S1、S2与屏H的相对位置不同，干涉条纹的形状也不同 。当屏H与S1、S2连线垂直时（此时M1、M2大体平行），得到园条纹，圆心在S1、S2连线与屏H的交点O处。当屏H与S1、S2连线垂直平分线垂直时（此时M1、M2于H的距离大体相等），将得到直线条纹。

图1 实验装置

三、实验方法和步骤

1、测空气的折射率

调出非定域条纹干涉后，改变气室AR的气压变化，从而使气体折射率改变，引起干涉条纹“吞”或“吐”N条。则有，于是得            （1）其中D为气室烦人厚度。

理论上，温度一定，气压不太大时，气体折射率的变化量与气压变化量成正比：

 （常数）

故p，将式（1）代入可得         

2、    实验步骤

1）将各器件夹好，靠拢，调等高。

    2）调激光光束平行于台面，按图所示，组成迈克耳孙干涉光路（暂不用扩束器）。

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                         光的衍射现象研究

实验目的：

   a．观察单缝衍射现象及其特点；

b．测量单缝衍射的光强分布；

实验仪器：

    导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WGZ2型光强分布测试仪

实验原理和方法：

    光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。

实验内容和步骤：

   实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射的光强分布，并计算出缝宽。

    实验中用硅光电池作光强的测量器件。硅光电池能直接变为电能，在一定的光照范围内，光电池的光电流与光照强度成正比。本实验用的是WJH型数字式检流计，以数字显示来检测光电流。它是采用低漂移运算放大器、模/数转换器和发光数码管将光电流进行处理，从而将光强以数字显示出来。

    a．按下图接好实验仪器，先目测粗调，使各光学元件同轴等高，要注意将激光器调平；

    b．激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm左右，加上本实验采用的是方向性很好，发散角的激光作为光源，这样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜和。；

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光的夫琅和费衍射

实验报告数据处理： 一．用光电池测波长: 位置读数

（mm） 光电流偏转格数

11.98 86 12.18 85 12.38 81 12.58 74 12.78 65 12.98 57 13.18 45 13.38 34 13.58 25 13.78 16 13.98 10 14.18 5 14.38 2 14.58 0 14.78 0 14.98 1 15.18 2 15.38 3 15.58 4 15.78 5 15.98 5 16.18 4 16.38 3 16.58 2 16.78 1 16.98 0 17.18 0

得到对称数据为：

光电流偏转格数

Sinψ=(b-bo)/L

86 0

85 -0.000350877 81 -0.000701754 74 -0.001052631 65 -0.001403508 57 -0.001754385 45

-0.002105262

Sinψ

=(b-bo)/L

0.000350877 0.000701754 0.001052631 0.001403508 0.001754385 0.002105262 0.002456138 0.002807014 0.003157889 0.003508765 0.00385964 0.004210514 0.004561388 0.004912261 0.005263134 0.005614006 0.005964877 0.006315747 0.006666617 0.007017486 0.007368354 0.007719222 0.008070088 0.008420953 0.008771817 0.00912268

I/Io 1

0.988372093 0.941860465 0.860465116 0.755813953 0.662790698 0.523255814

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实验一LS230/VSM+激光粒度仪测定果汁饮料粒度

1实验目的

1.1了解激光粒度仪的基本操作；

1.2了解激光粒度仪测定的基本原理。

2实验原理

激光粒度分析仪的原理是基于激光的散射或衍射，颗粒的大小可直接通过散射角的大小表现出来，小颗粒对激光的散射角大，大颗粒对激光的散射角小，通过对颗粒角向散射光强的测量（不同颗粒散射的叠加），再运用矩阵反演分解角向散射光强即可获得样品的粒度分布。

激光粒度仪原理图如图1所示，来自固体激光器的一束窄光束经扩充系统扩充后，平行地照射在样品池中的被测颗粒群上，由颗粒群产生的衍射光或散射光经会聚透镜会聚后，利用光电探测器进行信号的光电转换，并通过信号放大、A/D变换、数据采集送到计算机中，通过预先编制的优化程序，即可快速求出颗粒群的尺寸分布。

3实验试剂与仪器

3.1实验样品：果汁饮料。

3.2实验仪器：LS230/VSM+激光粒度仪。

4实验步骤

4.1按照粒度仪、计算机、打印机的顺序将电源打开，并使样品台里充满蒸馏水，开泵，仪器预热10分钟。

4.2进入LS230的操作程序，建立连接，再进行相应的参数设置：

启动Run-run cycle（运行信息）

（1）    选择measure offset(测量补偿)，Alignment（光路校正），measure background（测量空白），loading（加样浓度），Start 1 run（开始测量

（2）    输入样品的基本信息，并将分析时间设为60秒，点击start（开始）。

如需要测量小于0.4μm以下的颗粒，选择Include PIDS，并将分析时间改为90秒后，点击start（开始）

（3）    泵速的设定根据样品的大小来定，一般设在50，颗粒越大，泵速越高，反之亦然。

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实验32 激光全息照相

物理科学与工程技术学院   光信息科学与技术  学号10329051 陈海域

与材料物理 陈嘉平 合作完成

实验时间：20##/4/12  20##/4/19

地点：基础物理实验室激光全息照相实验室1号桌

【实验目的】

1．学习全息照相的基本原理和方法

2．了解全息照相的主要特点

3．学习观察全息照片的方法

【实验仪器】

全息照相的整套装置(PHYWE)，如图1所示:

【全息照相的特点】

全息照相与普通照相无论在原理上还是方法上都有本质上的差别。普通照相是以几何光学的折射定律为基础，利用透镜把物体成像在平面上，记录各点的光强或振幅分布，物象之间各点一一对应，但却是二维平面像上的点与三维物体各点之间的对应，因此并不完全逼真，即使一般所谓的“立体照相”也多是利用双目视差的错觉，而不是物体的真正三维图像。而全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础，借助于参考光波记录物光波的振幅与位相的全部信息，在记录介质（如感光干版）上得到的不是物体的像，而只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密干涉条纹，称之为全息图。（在感光版上看见的同心环，斑纹之类不是原来物体的真正信号，而是由给出参考光的发射镜上的灰尘微粒及其它散射物引起的。）条纹的明暗程度和图样反映了物光波的振幅与位相分布，好像是一个复杂的衍射光栅，只有经过适当的再照明才能重    

与普通照片相比，全息照片还具有如下几个特点：

1）全息照片在适当的照明下重建物光波与原来的物光波具有相同的深度和视差。改变观察的位置，就可以看到景物被遮拦的物体，观察近距离的物体，眼睛必须重新调焦。

2）把全息照片分成小块，其中每一小块都可以再现整个图像。因为照片上每一点都受到参考光和被摄物体所有部分的光的作用，所以这些点就用编码的形式包含了整个图像的信息。但是当小块逐渐减小时，分辨率逐渐变差。这是因为分辨率是成像系统孔径的函数。

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