引言
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w{ 第一臺(tái)氣體
激光器是1961年由賈范(Javan)、貝內(nèi)特(Bennett)和赫里奧特(Herriott)報(bào)導(dǎo)的氦氖
激光器。其輸出波長(zhǎng)為1.15μm,是不可見(jiàn)的紅外氦氖激光器。經(jīng)過(guò)40多的發(fā)展,氦氖激光器成為目前種類最多,容易制作,質(zhì)量十分可$&*,應(yīng)用廣泛的激光器。與任何其它氣體激光器相比,研究的也較為透徹,對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)的了解也就比任何其它氣體激光器更為深入。
Hg+<GML vr!J3H f 氦氖激光器是中性原子氣體激光器中的一個(gè)典型例子,也是特別重要的一種激光器。由于氣態(tài)物質(zhì)的
光學(xué)均勻性一般較好,所以氣體激光器比固體激光器和
半導(dǎo)體激光器來(lái)說(shuō),輸出的光學(xué)質(zhì)量(如單色性,相干性,光束的發(fā)散角和穩(wěn)定性等等)很好,這一點(diǎn)在許多應(yīng)用中是很重要的。
t2&kGf" 0V%c%]PH 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,激光技術(shù)這一高科技在不斷的擴(kuò)展到國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域,氦氖激光器以它獨(dú)有的性能特點(diǎn)首當(dāng)其沖,廣泛的應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、教育、衛(wèi)生、計(jì)量等部門(mén),被用來(lái)準(zhǔn)直導(dǎo)向、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、計(jì)量基準(zhǔn)、疾病治療、教學(xué)實(shí)驗(yàn),以及作為全息照相、光信息處理、激光光譜、文化娛樂(lè)的
光源等。隨著激光知識(shí)的不斷普及,激光技術(shù)的廣泛拓展,被更多的人以及非激光行業(yè)的科學(xué)工作者所認(rèn)識(shí),隨之出現(xiàn)了與激光有關(guān)的交$&*科學(xué),如激光化學(xué)、激光生物學(xué)、激光光譜學(xué)、激光醫(yī)學(xué)等等,氦氖激光器在很多學(xué)科中占有不可忽視的地位。
.^YxhUH,G pjl%Jm 在70年代初期,我國(guó)的氦氖激光器就走出了科研單位,進(jìn)入社會(huì)的工廠企業(yè)。目前我國(guó)生產(chǎn)的氦氖激光器品種很多,常用氦氖激光器的主要性能指標(biāo)已達(dá)到了國(guó)際水平,而在性能價(jià)格比上,占有極大的優(yōu)勢(shì)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,非常直觀的體現(xiàn)出組成激光器的三大部分,即工作物質(zhì)、諧振腔和激勵(lì)電源;它使用的材料一般,制作工藝也較為成熟,被廣泛的應(yīng)用到教學(xué)中。
2 a<\4w' ?7{U=1gb$ 在教學(xué)中使用氦氖激光器可分為兩種情況:第一種是利用它單色性好,方向性好和亮度高的特點(diǎn)作為光源,開(kāi)展幾何光學(xué),物理光學(xué),以及近代光學(xué)的教學(xué)實(shí)驗(yàn);第二種是作為激光器的典型范例,分析其特性,深入了激光器的原理、參數(shù)、性能,開(kāi)展激光和激光技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
'1<Z"InU Tw~R-SiS`s EZtU6kW" DF%d/a{] 一、幾何光學(xué)教學(xué)
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DuM ~W'DEpq_ 人們把光的能量看成是沿著一根根光線傳播的,它們遵從直進(jìn)、反射、折射定律,便是幾何光學(xué)。幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是分析光傳播的路徑,測(cè)定成象位置的大小,觀察成象的清晰度以及經(jīng)過(guò)
光學(xué)系統(tǒng)所成圖象上各點(diǎn)的明暗(光強(qiáng)或照度的大。。
hW7u#PY [%IOB/{N 用輸出波長(zhǎng)為632.8nm氦氖激光描述光線的傳播,是很形象的。因?yàn)槭羌t光,有一定的光強(qiáng),發(fā)散角很小,將看不見(jiàn)的光線用激光線模擬成可見(jiàn)的光線,直觀的看到光線傳播。這種典型的教學(xué)儀器是激光實(shí)驗(yàn)箱,見(jiàn)圖。
!3Dq)ebBz ;qx#]Z0 < 實(shí)驗(yàn)箱體的大小一般在30cm×45cm,它是用輸出2mW的氦氖激光管作光源,用分束鏡把光束分成三束,顯示在箱體面上。分束鏡可以旋轉(zhuǎn),能夠操作成相互平行,發(fā)散和會(huì)聚的光束。圖1顯示的是三束平行光束。
Rq4;{a/j MB}nn&u# 該儀器還配有各種光學(xué)元件,如平面反射鏡,多種的凸
透鏡、凹透鏡,棱鏡等,有時(shí)還配有簡(jiǎn)單的作物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)的元件?梢赃M(jìn)行的主要實(shí)驗(yàn)有:
:cpj{v;s J,a&"eOZ ⒈幾何光學(xué)基本三定律的實(shí)驗(yàn),即光的直線傳播定律;光的反射定律;光的折射定律。了解光在均勻的介質(zhì)里沿直線傳播,反射線,入射線,反射角,入射角,折射角,全反射等。
<y 4(!z" *4O=4F)x ⒉各種透鏡的實(shí)驗(yàn)。了解凸透鏡對(duì)光束的會(huì)聚,凹透鏡對(duì)光束的發(fā)散,透鏡的焦點(diǎn)、焦距、焦面和透鏡組等實(shí)驗(yàn)。
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