Fyzikální praktikum III, studijní text pro úlohu 20

### Stavba Michelsonova interferometru a ověření jeho funkce

Postup při sestavování experimentálního uspořádání Michelsonova interferometru.

Laser
Ověřte polohu držáku He-Ne laseru. Trubice laseru by měla být nastavena tak, aby její laserový svazek procházel zhruba rovnoběžně se zadní hranou optické desky a jeho průmět procházel středy předvrtaných děr. (Toto ověřte pomocí zařízení s matnou stupnicí).

Divergence svazku
Ještě před vložením rovinného zrcadla Z1 do držáku proměřte divergenci laserového svazku a porovnejte ji s minimální dosažitelnou divergencí dm. (Zvětšení průměru laserového svazku s rostoucí vzdáleností od výstupního zrcadla laseru je charakterizováno tzv. divergencí svazku d = (D2-D1)/s, kde D1 označuje průměr svazku v místě výstupního otvoru laseru a D2 průměr svazku ve vzdálenosti s).

Obr. 1

Odečet průměru D2 proveďte na stínítku - milimetrovém papíře na druhém konci místnosti u okna, odečet průměru D1 na stínítku S1 u výstupu laserového svazku. Porovnejte hodnotu d s hodnotou minimálně dosažitelné divergence dm, která je dána ohybem světla a lze ji odhadnout jako dm ~ 2/D1, kde m je vlnová délka generovaného světla (632,8 nm). Za průměr svazku považujte nejintenzivnější část stopy svazku.

Zrcadla
Postupně umístěte zrcadla do držáků dle obr.2. Dbejte na to, aby stopa laseru dopadala do středu každého zrcadla a aby stopa vytvořená odrazem od zrcadel dopadala do středu stínítka S1. Výšku zrcadel možno měnit nastavením tyčky v držáku, naklonění zrcadel měňte justačními šrouby na objímkách zrcadel.

Obr. 2

Galileův teleskop
K sestavení interferometru tohoto typu je třeba použít rovinnou světelnou vlnu dostatečného průměru. K rozšíření svazku využijeme Galileova teleskopu (obr.3).

Galileův teleskop Obr. 3a

Ten je tvořen dvěma čočkami. Jedna má krátkou zápornou ohniskovou délku, druhá má delší kladnou ohniskovou délku. V našem případě máme k disposici čočky f1 ~= -25 mm, f2 ~= 200 mm. Obrazové ohnisko první čočky a předmětové ohnisko druhé čočky musí být společné, viz obr.3. Telskop umístěte mezi zrcadla Z1 a Z2. Změřte rozšíření světelného svazku a porovnejte ho s teoretickou hodnotou, která je poměrem ohniskových délek čoček teleskopu.

Obr. 3b

Interferometr
Mezi zrcadla Z2 a Z3 umístíme dělič svazku DS, viz obr.4. Ten rozděluje laserový

Obr. 4

svazek na dvě přibližně stejně intenzivní složky do dvou ramen interferometru. Svazek odražený od DS zachytíme na zrcadle Z4. Zrcadlo nastavíme tak, jako předchozí zrcadla (stopu doprostřed plochy zrcadla, svazek od něho odražený a odražený od DS do středu S1). Tak dostáváme dvě ramena interferometru: DS - Z3, DS - Z4.

Interferenci pozorujeme na stínítku S2, DS i zrcadlo Z4 dojustujeme tak, aby se stopy na stínítku překryly. Interferenční obrazec pak vykazuje soustavu proužků, zda stejného sklonu či stejné tlouštky sami zdůvodněte.

Práce vyžaduje trpělivost, soustředění, opatrnost v práci s optickými elementy. Ne vše se zdaří napoprvé.

Všeobecné pokyny
He-Ne laser může při větším výkonu způsobit poškození zraku. I když je používán laser s malým výkonem ~ 1 mW dbejte na zvýšenou opatrnost. Nikdy se nedívejte přímo do laserové trubice ani do odražených svazků. Dbejte na to, abyste nezapříčinili nežádoucí odrazy paprsku na pracovní stoly svých kolegů.

Chyba Zpět Literatura

Hana Kudrnová

0 | 0 | 1 | 0 | 8 | 0 | 7

Tomáš Drbohlav, 9. 3. 2007