Logo
Logo

Лазерный модуль

Разбалловка

A1  ?? Запишите значение $J$, которое вы используете.

A2  1,20 Снимите зависимость интенсивность света лазера $I$ от угла поворота $\theta_1$ поляризатора в диапазоне от $0^{\circ}$ до $180^{\circ}$ (не менее 20 точек).

A2. 1 Снята зависимость $I(\theta_1)$. 20 × 0,05
A2. 2 Более 5 точек в диапазоне $[\theta_{ext}-20^{\circ}; \theta_{ext}+20^{\circ}]$,
где $\theta_{ext}$ (экстремальный угол) равен либо $\theta_{min}$, либо $\theta_{max}$.
0,20
A2. 3 Диапазон измерений менее $170^{\circ}$. -0,20
A3  0,40 Предложите линеаризацию полученной зависимости.

A3. 1 M1 Приведена формула: $$I = \frac{I_{ест}}{2} + \cos(\theta - \theta_{max})^2 \cdot I_{лин}$$ или подобная ей. 0,40
A3. 2 M1 Не указан $\theta_{max}$. -0,20
A3. 3 M2 Приведена формула: $$\theta = \theta_{max}+\arccos\left(\frac{I-I_{min}}{I_{max}-I_{min}}\right)$$ или подобная ей. 0,40
A3. 4 M2 Не указаны $I_{min}$ и/или $I_{max}$. -0,20
A4  0,60 Постройте график линеаризованной зависимости.

A4. 1 Наличие точек на графике. 20 × 0,03
A4. 2 Неправильный масштаб графика. -0,10
A4. 3 Не подписаны оси. -0,10
A4. 4 Оси не пронумерованы или пронумерованы неправильно. -0,10
A5  0,10 Определите углы поворота поляризатора $\theta_\mathrm{max}$ и $\theta_\mathrm{min}$, при которых интенсивность проходящего через него света максимальна и минимальна соответственно.

A5. 1 M1 Углы или один угол определен(ы) по таблице с помощью большого количества точек около экстремума(ов).

Баллы за пункт можно получить только при полученных баллах за пункт А2.2

0,10
A5. 2 M2 Углы определены из графика (если использовался второй метод в пункте A3). 0,10
B1  1,20 Снимите зависимость интенсивности света, проходящего через скрещенные поляризаторы от угла поворота второго поляризатора $\theta_2$ в диапазоне от $0^{\circ}$ до $180^{\circ}$ (не менее 20 точек).

B1. 1 Снята зависимость $I(\theta_2)$. 20 × 0,05
B1. 2 Более 5 точек $[\theta_{ext}-20^{\circ}; \theta_{ext}+20^{\circ}]$,
где $\theta_{ext}$ (экстремальный угол) равен либо $\theta_{min}$, либо $\theta_{max}$.
0,20
B1. 3 Диапазон измерений менее $170^{\circ}$. -0,20
B2  0,60 Постройте график полученной зависимости.

B2. 1 Наличие точек на графике. 20 × 0,05
B2. 2 Неправильный масштаб графика. -0,10
B2. 3 Не подписаны оси. -0,10
B2. 4 Оси не пронумерованы или пронумерованы неправильно. -0,10
C1  0,50 Предложите метод определения $\beta$ при больших $J$.

C1. 1 Предложен метод измерения $I_{max}$ при углах, отличных от $\theta_{max}$. 0,50
C2  2,50 Снимите данные, необходимые для анализа зависимости $\beta$ от $J$ (не менее 25 точек).

C2. 1 Снята зависимость $I_{min}(J)$. 25 × 0,04
C2. 2 Сняты $I_{\theta}(J), \theta(J)$. 25 × 0,04
C2. 3 Диапазон измерений более $20~мА$. 0,50
C3  1,00 Вычислите $\beta$ для использованных значений $J$.

C3. 1

Значения $\beta$ совпадают с значениями из решения:

  • Первый горизонтальный участок $[0.0;14.0]~мА$: все значения в диапазоне $[0.45, 0.60]$
  • Точки «перехода» $[14.0;16.5]~мА$ соответствуют с точностью $10 \text{%}$
  • Второй горизонтальный участок $[16.5;23.0]~мА$: все значения в диапазоне $[0.90, 0.96]$
25 × 0,04
C3. 2
$J,~мА$$\beta$
14,00,54
14,50,56
15,00,61
15,30,65
15,40,66
15,50,67
15,60,73
15,80,77
15,90,80
16,00,81
16,10,84
16,20,85
16,30,88
16,40,89
16,50,89
None
C4  1,00 Постройте график зависимости $\beta$ от $J$.

C4. 1 Наличие точек на графике. 25 × 0,03
C4. 2 Наличие двух горизонтальных фрагментов графика. 2 × 0,05
C4. 3 Не менее 7 точек в диапазоне $[14.0; 16.5]~мА$ 0,15
C4. 4 Неправильный масштаб графика. -0,10
C4. 5 Не подписаны оси. -0,10
C4. 6 Оси не пронумерованы или пронумерованы неправильно. -0,10
D1  0,60 Выразите $I_{полн}$ через $I_\mathrm{min}$ и $\beta$.

D1. 1 $I_{min}$ и $I_{max}$ выражены через интенсивности 2-х компонент лазерного излучения:
$$I_{min} = \frac{I_{ест}}{2}. \\
I_{max} = \frac{I_{ест}}{2}+I_{лин}.$$
2 × 0,10
D1. 2 Получено выражение для $I_{полн}$:
$$I_{полн} = I_{min}+I_{max}.$$
0,10
D1. 4 Получено выражение $I_{max}$ через известные величины:
$$I_{max} = \frac{1+\beta}{1-\beta}\cdot I_{min}.$$
0,10
D1. 5 Получен итоговый ответ:
$$I_{полн} = \frac{2}{1-\beta} I_{min}.$$
0,20
D2  0,05 Измерьте $I_\mathrm{min}(10~мА)$ и определите $I_{полн}(10~мА)$.

D2. 1 При подсчёте $I_{полн}(10~мА)$ указано то, что используется $\beta$ определённая в части C. 0,05
D3  0,75 Снимите зависимость $I_\mathrm{min}$ от $J$ (не менее 25 точек).

D3. 1 Снята зависимость $I_{min}(J)$. 25 × 0,03
D3. 2 Диапазон измерений менее $20~мА$. -0,15
D4  0,50 Постройте график зависимости $i$ от $J$.

D4. 1 Наличие точек на графике. 25 × 0,02
D4. 2 Неправильный масштаб графика. -0,10
D4. 3 Не подписаны оси. -0,10
D4. 4 Оси не пронумерованы или пронумерованы неправильно. -0,10
D5  0,50 Получите выражение для дифференциальной квантовой эффективности $\eta$. Считайте известной зависимость $P(J)$ мощности лазера от тока, проходящего через него, а также константы, указанные выше.

D5. 1 Указаны выражения для $n_i$:
$$n_e = \frac{I}{e}; \\
n_{\gamma} = \frac{P}{E_{\gamma}}.$$
2 × 0,10
D5. 2 Получено итоговое выражение для $\eta$:
$$\eta = P'(J)\cdot \frac{e\lambda}{hc}$$
0,30
D6  0,50 Определите численно максимальное значение $\eta$ для используемого вами лазера.

D6. 1 Из графика определена $i'(J)$:
$$i'(J) \in [0.35,0.55]~мА^{-1}$$
0,30
D6. 2 $$\eta \in [0.9,1.4]$$ 0,20