Задание

1. С помощью линзы Л2 получите изображение решетки на удаленном экра­не. Решетка должна находится при этом в фокальной плоско­сти линзы Л2. Да­лее, смещая постепен­но линзу Л2 впра­во, исследуйте, как на удаленном экране будет появляться изображение, повторяющее карти­ну интенсивности света в фокальной плоскости П линзы Л2 (в увели­ченном масштабе). Убедитесь, что по мере перемещения линзы Л2 на экране будет появляться увеличенная картина распределения интен­сивности света на разных расстояниях L от решётки.

2. Опишите, как меняется картина на экране в зависимости от расстояния L. На сколько изображение на экране оказывается подоб­ным самой решетке при L =Lо? Как зависит от числа элементов N периодической структуры качество изображения? Дайте объяснение наблюдаемым явлениям.

3. Замените решетку мелкой проволочной сеткой. Если взять сетку с периодом примерно равным d = 0,5мм, то Lо = 1м. При d = 0,25мм величина L ₀ = 0,25см. Опишите картину, возникающую на расстояниях ( L= L ₀ /2 и L= L ₀ /4 )

Литература

1. Поль Р.В. "Оптика и атомная физика". Наука, Москва, 1966.

2. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, томлЗ. Наука, Москва, 1995.

3. Горелик Г.С. Колебания и волны. Физмат, Москва, 1959.

4. Локшин Г.Р. Волны. Дифракция. Оптическая фильтрация. Дол­гопрудный. 1976.

Тема 39. Рассеяние лазерного излучения

Цель предлагаемого исследования выявить удивительные особен­ности когерентного излучения, кардинально отличающие его от излу­чения "обычных" источников света.

Схема предла­гаемого эксперимента представлена на ри­сунке. Излучение ла­зера (например, Не — Ne с L= бЗО нм) с по­мощью телескопиче­ской системы (позво­ляющей расширить пучок, а затем сфо­кусировать его) фокусируется на рассеиватель, в качестве которого можно использовать лист белой бумаги, матовое стекло, необработан­ную поверхность металла (например, дюралевую пластину) и т.п. Рас­сеянное лазерное излучение рассматривается в плоскости наблюдения П. Наблюдаемая картина представляет собой совокупность хаотиче­ски расположенных ярких дифракционных пятен, разделенных темны­ми промежутками. Эти пятна принято называть спеклами (от англий­ского speckle пятно), а саму случайную картину - спекл-картиной.

1. Изменяя фокусировку телескопической системы (изменяя по су­ществу размер лазерного пятна, сфокусированного на рассеивателе) проследите, как изменяются при этом размеры спеклов в плоскости наблюдения. Дайте качественное объяснение эффекта.

2. Заменяя один рассеиватель другим, дайте качественное объясне­ние, как зависит от характера рассеивателя (размера неоднородностей его поверхности) размер области в плоскости наблюдения Я, где ло­кализована спекл-картина?

3. Приведите рассеиватель в движение, как показано на рисунке. Спекл-картина качественно изменяется. Опишите характер этих из­менений при различной фокусировке лазерного луча на рассеиватель. Дайте качественное объяснение наблюдаемого эффекта.

4. Замените лазер обычным источником света. Опишите наблюда­емую картину. Дайте качественное объяснение изменений в наблюда­емой картине.

Литература

1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, том 3. Наука, Москва, 1995.

2. Локшин Г.Р. Волны. Дифракция. Оптическая фильтрация. Дол­гопрудный. 1976.

3. Франсон М. Оптика спеклов. Мир, Москва, 1980.