Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет. Лабораторная установка состоит из осветителя 1 (рис

 

Лабораторная установка состоит из осветителя 1 (рис. 17), включающего фотометрическую лампу 2 с ленточным телом накала при температуре 2856 К и объектив 3, механизма перемещения щелевой маски, содержащего микрометрическую головку 4, неподвижные направляющие 5 для рамки с ПОИ (фоторезистором) 15 и горизонтальной щелью высотой 2 мм и подвижные направляющие 6 с пружиной для рамки со щелевой маской 7, монохроматора 8 с призмой из LiF, оптическая схема которого изображена на рис. 14 и который содержит зеркальный объектив с фокусным расстоянием 180 мм, модулятора 9, состоящего из двигателя 10 и модулирующего диска 11, блока питания 12 лампы и модулятора, ПОИ 13 (фоторезистора ФСА-1 с интегральной вольтовой чувствительностью к излучению лампы 1500 В/Вт и коэффициентом использования излучения лампы 0,59), устанавливаемого на выходную щель, измерительного усилителя 14, гелий-неонового лазера 16 типа ЛГ-78 и блока питания лазера 17 и блока питания ПОИ 18 и регистрирующего прибора 19.

 

Рис. 17. Схема лабораторной установки

 

Выполнение работы:

1. Измерение спектрального распределения энергетической светимости ИЗСС как функции от положения щелевой маски.

Щель: 0,2 мм

Таблица 2.

L	u1	u2	u3	Uср	∆Ul,В
0,2	0,022	0,02	0,021	0,02	0,02
0,4	0,022	0,021	0,022	0,02	0,02
0,6	0,023	0,022	0,024	0,02	0,02
0,8	0,024	0,023	0,025	0,02	0,02
	0,026	0,025	0,027	0,03	0,03
1,2	0,029	0,027	0,031	0,03	0,03
1,4	0,034	0,035	0,037	0,04	0,04
1,6	0,044	0,043	0,045	0,04	0,04
1,8	0,06	0,061	0,058	0,06	0,06
	0,089	0,088	0,091	0,09	0,09
2,2	0,135	0,134	0,137	0,14	0,14
2,4	0,225	0,223	0,226	0,22	0,22
2,6	0,5	0,52	0,48	0,50	0,50
2,8	0,8	0,81	0,78	0,80	0,80
	0,9	0,89	0,92	0,90	0,90
3,2	1,08	1,07	1,1	1,08	1,08
3,4	1,38	1,36	1,39	1,38	1,38
3,6	1,56	1,58	1,55	1,56	1,56
3,8	1,74	1,73	1,75	1,74	1,74
	1,89	1,87	1,9	1,89	1,89
4,2	1,95	1,94	1,97	1,95	1,95
4,4	2,01	2,01	2,04	2,02	2,02

 

2. Определение реперной точки.

λ = 0, 6328 мкм

По часовой стрелке	Против часовой стрелки	Реперная точка
l' 1,	l' 2,	l' 3 ,	l' ср ,	l";1 ,	l";2 ,	l";3 ,	l";ср ,	l реп ,
мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	Мм
3,60	3,59	3,62	3,60	3,57	3,59	3,60	3,59	3,595

 

3. Расчет зависимости выходного сигнала ПОИ от положения щелевой маски.

Рассчитаем среднее значение выходного сигнала ПОИ для каждого положения щелевой маски

D U_l (l) = U _ср(l)

и занесем в таблицу 2.

 

4. Расчет значения реперной точки.

l _реп = (l' _ср + l";_ср)/2

5. Расчет линейной дисперсии ИЗСС

Таблица 5.

l,	n	Dl,	lср,	n ср	D n	D l,	dλ/dl	l,
мкм	мкм	мкм	мм	мкм/мм	мм
0,5	1,394	0,1	0,55	1,3931	0,0025	0,4636	0,213	4,059
0,6	1,392	0,1	0,65	1,3910	0,0016	0,3053	0,324	4,364
0,7	1,390	0,1	0,75	1,3896	0,0012	0,2253	0,440	4,589
0,8	1,389	0,1	0,85	1,3885	0,0010	0,1843	0,538	4,773
0,9	1,388	0,1	0,95	1,3875	0,0009	0,1601	0,619	4,934
	1,387	0,1	1,05	1,3867	0,0008	0,1489	0,666	5,082
1,1	1,386	0,1	1,15	1,3859	0,0008	0,1434	0,692	5,226
1,2	1,386	0,1	1,25	1,3852	0,0008	0,1434	0,692	5,369
1,3	1,385	0,1	1,35	1,3844	0,0008	0,1434	0,692	5,513
1,4	1,384	0,1	1,45	1,3836	0,0008	0,1489	0,666	5,661
1,5	1,383	0,1	1,55	1,3828	0,0008	0,1527	0,650	5,814
1,6	1,382	0,1	1,65	1,3820	0,0009	0,1582	0,628	5,972
1,7	1,382	0,1	1,75	1,3811	0,0009	0,1657	0,600	6,138
1,8	1,381	0,1	1,85	1,3802	0,0009	0,1731	0,572	6,311
1,9	1,380	0,1	1,95	1,3792	0,0010	0,1787	0,556	6,490
	1,379	0,1	2,05	1,3782	0,0010	0,1880	0,529	6,678
2,1	1,378	0,1	2,15	1,3772	0,0011	0,1955	0,509	6,873
2,2	1,377	0,1	2,25	1,3767	0,0011	0,2029	0,486	7,076
2,3	1,376	0,1	2,35	1,3750	0,0011	0,2122	0,541	7,289
2,4	1,374	0,1	2,45	1,3739	0,0012	0,2215	0,519	7,510
2,5	1,373	0,1	2,55	1,3727	0,0012	0,2308	0,498	7,741
2,6	1,372	0,1	2,65	1,3714	0,0013	0,2383	0,483	7,979
2,7	1,371	0,1	2,75	1,3701	0,0013	0,2476	0,465	8,227
2,8	1,369	0,1	2,85	1,3687	0,0014	0,2569	0,448	8,484
2,9	1,368	0,1	2,95	1,3673	0,0014	0,2681	0,430	8,752
	1,367	0,1	-	-	-	-	-	-

 

Рассчитаем для каждой длины волны:

Dl _i = l _{i +1} - l _i ;

l_ср = (l _{i +1} + l _i)/2;

n _ср = (n_i + n_{i +1})/2;

D n_i = n_i - n_{i +1} ;

D l_i = 2 D n_i f' _об sin (a / 2) / ;

f' об =180мм, α – преломляющий угол призмы, α = 50^о, следовательно

D l_i = 2 D n_i *180*0,422/

(d l /dl) _i = Dl _i / D l_i

 

6. Расчет привязки длин волн к отсчетам микрометрической головки.

l_i [l_реп + (Dl₁ +…+ Dl _i)] = l _реп +(D l ₁ +…+D l_i)

à li =

Результат занесли в Таблицу 5.

 

7. Расчет СПЭС на выходной щели ИЗСС.

Таблица 6.

l,	l,	D U l,	d l /dl,	S l.отн	М l,
мм	мкм	В	мкм/мм	Вт/(мм2×мкм)
4,059	0,5	2,020	0,213	0,3	0,1552
4,364	0,6	1,953	0,324	0,33	0,0897
4,589	0,7	1,887	0,440	0,36	0,0586
4,773	0,8	1,740	0,538	0,4	0,0398
4,934	0,9	1,563	0,619	0,42	0,0296
5,082		1,377	0,666	0,45	0,0226
5,226	1,1	1,083	0,692	0,5	0,0154
5,369	1,2	0,903	0,692	0,55	0,0117
5,513	1,3	0,797	0,692	0,6	0,0094
5,661	1,4	0,500	0,666	0,65	0,0057
5,814	1,5	0,225	0,650	0,7	0,0024
5,972	1,6	0,135	0,628	0,75	0,0014
6,138	1,7	0,089	0,600	0,8	0,0009
6,311	1,8	0,060	0,572	0,9	0,0006
6,490	1,9	0,044	0,556	0,95	0,0004
6,953		0,035	0,529		0,0003
7,141	2,1	0,029	0,509	0,95	0,0003
7,337	2,2	0,026	0,486	0,9	0,0003
7,540	2,3	0,024	0,541	0,8	0,0003
7,752	2,4	0,023	0,519	0,7	0,0003
7,974	2,5	0,022	0,498	0,65	0,0003
8,204	2,6	0,021	0,483	0,5	0,0004

М _l = D U _l * k_эт / [ S _{инт *} S _l.отн* а _щ²_* h _щ* (d l/ dl)]

а _щ = 0,2 (мм)

h _щ = 2 (мм)

S _инт = 1500 (отн. ед)

k_эт = 0,59

Рис.18. Относительная спектральная характеристика чувствительности ФСА-1

8. Графики зависимости M_λ = f(λ).

 

 

 

Графики зависимостей dλ/dl = f(λ), D U = f (l) и D U = f (l) на одном графике с двумя осями абсцисс.

 

 

 

 

Вывод: в данной лабораторной работе был изучен принцип действия ИЗСС, измерены спектральное распределение его энергетической светимости и линейная дисперсия, сориентированная с учетом снятой реперной точки для длины волны 0,6328 мкм относительно отсчета по микрометру.

 

 

Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет