Vzdálená fyzikální laboratoř

Studium ohybových jevů v laserovém svazku

Experiment Studium ohybových jevů v laserovém svazku měříme jako vzdálenou úlohu ovládanou přes internet. Aparatura je reálná, nikoliv virtuální (simulovaná). Jako zdroj monochromatického a koherentního záření použijeme laser s vlnovou délkou 654(10) nm a 532(10) nm. Jeho záření dopadá na štěrbinu. Rozdělení intenzity záření laseru za štěrbinou v ohybovém obrazci je měřeno pomocí polovodičové fotodiody umístěné ve vzdálenosti $a$ = 2120(1) mm od štěrbiny (viz Obr. 1) a dále s využitím zesilovačů a systému ISES. K němu je rovněž připojen XY zapisovač, který umožňuje snímání průběhu intenzity ohybového jevu. Schématické uspořádání pokusu je na Obr. 1.

Blokové schéma experimentu
Uspořádání experimentu Studium ohybových jevů v laserovém svazku

Signál z optického modulu je zapojen buď přímo na kanál A jednotky ISES, nebo přes voltmetr se zesílením 10× (kanál B), nebo 100× (kanál C). XY zapisovač je napojen na výstupní kanál E jednotky ISES a zajišťuje posuv fotodiody. Je vhodné sejmout signál hlavního maxima a alespoň dvou dalších postranních maxim. Průběh intenzity ohybového jevu je pak možno využít pro zjištění velikosti mikroobjektu – v našem případě šířky štěrbiny, a to s využitím rovnice (1) nebo ze znalosti poloh minim, případně maxim intenzity světla a rovnic (4), příp. (7). Na Obr. 2 je příklad naměřených dat s proloženou funkcí (1) pomocí programu Origin 7.5. Všimněte si rozdílu přesnosti určení velikosti štěrbiny při použití obou metod.

Graf fyzikální závislosti
Příklad rozložení intenzity světla při ohybovém jevu na štěrbině; byl použit laser s $λ_1$ = 628,1 nm ($d$ = 180 μm), červená křivka je proložení optimalizačním programem (Origin 7.5); výpočtem z poloh maxim byla stanovena velikost štěrbiny $d$ = (170 ± 10) μm, použitím optimalizačního programu $d$ = (168,6 ± 0,4) μm.