Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-10-16 | 570 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Основные свойства лазерного излучения:
1) когерентность (временная и пространственная);
2) монохроматичность;
3) направленность излучения;
4) поляризованность;
Высокая спектральная плотность мощности.
Цель работы:
Приборы и принадлежности:
Лазеры: газовый, полупроводниковый;
Анализатор поляризованности излучения;
Микроамперметр;
Объектив, окуляр;
Регулируемая дифракционная щель, дифракционные решетки;
Мазок крови;
Экраны, линейка, рулетка;
Устройство для крепления масок, маски.
Задание 1. Определение расходимости лазерного излучения.
Расходимость лазерного излучения определяется пространственной когерентностью источника излучения. Пространственная когерентность — это корреляция между фазами волн, излученными источниками, расположенными в разных точек пространства. Степень пространственной когерентности излучения лазера определяет степень его направленности (коллимированности). Расходимость лазерного излучения — это плоский или телесный угол, характеризующий ширину диаграммы направленности лазерного излучения в дальней зоне.
Порядок выполнения измерений:
θ = (D2 - D1)/2L (радиан), определите среднее значение и косвенную погрешность измерений, учитывая систематические ошибки при измерении D1, D2, L.
|
№ опыта | D1(м) | D2(м) | L(м) | θ |
θ±∆θ |
Задание 2. Анализ поляризованности лазерного излучения.
Поляризация — это проявление поперечности электромагнитной волны, т. е. сохранение постоянного ортогонального положения взаимно перпендикулярных векторов напряженности электрического и магнитного полей по отношению к скорости распространения волнового фронта. Вид поляризации (линейная, круговая, эллиптическая) лазерного излучения определяется оптическим резонатором. Резонаторы с брюстеровскими окнами разрядной трубки или внутренними призмами дают устойчивую линейную поляризацию.
Для анализа поляризованного света используется анализатор (поляризационная призма Николя или поляроид).
Если свет линейно поляризован, то при вращении анализатора наблюдается изменение интенсивности по закону Малюса I = I0cos2φ.
Если свет эллиптически поляризован, то при вращении анализатора будет наблюдаться изменение интенсивности, но в минимуме интенсивность не будет равна нулю.
Если свет естественный или поляризован по кругу, то вращение плоскости анализатора не приводит к изменению интенсивности. Поэтому для качественного анализа поляризованности света, в этом случае, наряду с анализатором используют пластинку λ/4. Если при повороте анализатора изменение интенсивности света не наблюдается, то свет естественный: если есть положения, при которых интенсивность света равна нулю, то свет поляризован по кругу.
|
Порядок выполнения измерений:
Угол поворота φ | 0° | 20° | 40° | 60° | 80° | 100° | 120° | 140° | 160° | 180° |
Интенсивность излучения I |
Задание 3. Определение длины волны лазерного излучения, используя дифракционную решетку с известной постоянной.
Дифракционная решетка — это устройство, обеспечивающее пространственную периодическую модуляцию падающей световой волны по амплитуде или по фазе. Основной характеристикой дифракционной решетки является период — постоянная дифракционной решетки c. При освещении решетки светом происходит дифракция. Вторичные когерентные волны, образующиеся в результате дифракции, распространяясь по всем направлениям, интерферируют, образуя дифракционную картину.
При нормальном падении света главные дифракционные максимумы возникают при условии c sin(α) = ±kλ, где k = 0,1,2,3,... - порядок главных максимумов.
Зная период решетки c, и угол дифракции α, под которым виден максимум k- го порядка, можно определить длину волны падающего света λ = c sin(α)/k.
С другой стороны, зная длину волны излучения лазера, можно определить постоянную решетки c = kλ/sin(α).
Если в качестве дифракционной решетки использовать монослой мелких круглых частиц приблизительно одинакового размера, расположенных хаотично, то на экране можно наблюдать дифракционную картину, представляющую собой сумму дифракционных картин от отдельных частиц. Эта картина имеет вид концентрических чередующихся темных и светлых колец, окружающих светлый центральный круг.
Таким образом, используя дифракционную картину, возникающую в результате дифракции на мазке крови, можно определить размер эритроцитов D
|
D = k λ/ sin(α), где k — коэффициент, соответствующий данному кольцу.
Порядок проведения измерений:
k— порядок максимума | r — расстояние от 0-го максимума до k - гомаксимума | d — расстояние от линзы до экрана | λ = с/k(1 + d2/r2)1/2 |
+1 | |||
-1 | |||
+2 | |||
-2 | |||
+3 | |||
-3 |
Задание 4. Определение постоянной дифракционной решетки.
Порядок проведения измерений:
1.Установите дифракционную решетку в держателе перпендикулярно лазерному лучу.
2.Установите за дифракционной решеткой длиннофокусную линзу (объектив), а в фокусе объектива — экран.
3.Получив на экране четкую дифракционную картину, измерьте расстояние d = f от линзы до экрана.
4.Измерьте расстояние r от середины 0-го максимума до центра +1, -1, +2, -2, +3, -3 максимумов. Данные запишите в таблицу.
5.Вычислите и запишите в таблицу c для каждого случая по формуле
, рассчитайте среднее значение c и косвенную погрешность измерения ∆c, учитывая систематическую погрешность измерения d, r.
6.Повторите пункты 1 — 5 для других лазерных источников.
k— порядок максимума | r — расстояние от 0-го максимума до k – го максимума | d — расстояние от линзы до экрана | c = kλ(1 + d2/r2)1/2 |
+1 | |||
-1 | |||
+2 | |||
-2 | |||
+3 | |||
-3 |
Задание 5. Определение среднего диаметра эритроцитов.
Порядок проведения измерений:
|
Расстояние от препарата до экрана, d (м) | Радиус 1-го темного кольца, r (м) | D = 1,22 λ (1 + d2/r2)1/2 |
Задание 6. Исследование разрешающей способности микроскопа методом Аббе.
Всякая оптическая система, предназначенная для получения изображений, имеет конечный предел разрешения. Ограничение пучка лучей краями линз и диафрагм, составляющих оптическую систему вследствие дифракции приводит к нарушению стигматичности изображения: каждая точка предмета отображается не в точку, а в дифракционное пятно.
Теория разрешающей способности микроскопа для освещаемых объектов была разработана Аббе.
Картина, возникающая в задней фокальной плоскости плоскости объектива, представляет собой картину дифракции Фраунгофера на объекте и называется первичным изображением или спектром. При дифракции Фраунгофера на одномерной решетке периода c условие главных максимумов определяется выражением: c sin αк = к λ, где λ — длина волны, а главные максимумы различных порядков m имеют неодинаковую интенсивность. Первичное изображение представляет собой набор ярких точек, расположенных на равных расстояниях друг от друга, и является источником волн, создающих изображение предмета в сопряженной плоскости, или вторичное изображение. Излучения когерентных точечных источников в сопряженной плоскости интерферируют, в результате чего возникает изображение предмета.
Таким образом, дифракционные искажения, обусловленные конечным диаметром линзы, связаны с тем, что часть первичного изображения закрывается. Через линзу проходят только те лучи, для которых выполняется условие αк ≤ u/2, где u — апертурный угол.
Условие разрешения дифракционной решетки с периодом c имеет вид:
c ≥ λ / (n sin u/2), где n — показатель преломления среды.
В настоящей работе используется двумерная решетка — сетка. Главные максимумы возникают тогда, когда одновременно выполняются условия:
c sin α1 = к1λ и c sin α2 = к2λ, где к1 и к2 — целые числа, характеризующие порядки дифракционных максимумов, α1 и α2 — направления на главные дифракционные максимумы в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно.
Описание экспериментальной установки:
Источник излучения — лазер, излучение которого монохроматично и коллимировано падает на сетку перпендикулярно.
|
Сетка располагается вблизи фокальной плоскости линзы L1, которая моделирует объектив микроскопа. Для того, чтобы размер первичного изображения был не слишком малым, линза подбирается достаточно длиннофокусной (f = 10 см).
Вторичное изображение, полученное в плоскости P2, проектируется короткофокусной линзой L2, которая моделирует окуляр микроскопа, на экран Э.
В фокальной плоскости F объектива могут устанавливаться различные диафрагмы (щелевая, ирисовая) и различные маски.
Минимально разрешаемый период решетки или сетки определяется апертурным углом объектива.
Используя сетки с различными периодами и изменяя апертурный угол объектива с помощью ирисовой диафрагмы, можно экспериментально проверить соотношение c ≥ λ / (n sin u/2).
Порядок выполнения задания:
для вертикального положения щели, когда она пропускает только дифракционные максимумы (0, к2);
для горизонтального положения щели, когда она пропускает только дифракционные максимумы (к1, 0);
для наклонного положения щели под углом 45°, когда пропускаются максимумы к1 = к2.
Измерьте периоды полученных решеток. Объясните наблюдаемые явления.
В отчете по лабораторной работе дайте ответы на следующие вопросы:
Контрольные вопросы:
При подготовке к занятию можно решить следующие задачи, используя сборник задач по медицинской и биологической физике А. Н. Ремизова, Н. Х. Исаковой: 5.1, 5.2, 5.5, 5.37, 5.38, 5.40, 5.41, 5.42, 5.57, 5.58
Литература: Ремизов А.Н.Медицинская и биологическая физика. -М. Высшая школа 2003,гл.26,28
Дополнительная литература:
1. Лансберг Г. С. Оптика. - М.:«Наука»,1976
2. Бутиков Е. И. Оптика. -М.: Высш. шк., 1986
3. Звелто О. Физика лазеров — М.: «Мир», 1979
4. Шахно Е.А. Физические основы применения лазеров в медицине — СПб: НИУ ИТМО, 2012
|
|
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!