Определение геометрических параметров спиральных структур с помощью дифракции.
Примечание: Оборудование 1, 3 и 12–15 также используется в эксперименте E2.
Деревянная платформа (1): Пара направляющих, лазер, отражатели, экран и держатель образцов жестко закреплены на платформе.
Лазерный источник на подставке (2): Лазер (длина волны излучения $\lambda=635~нм$) смонтирован в металлическом корпусе, который крепится к основанию шаровым соединением (20 на рис. 3). Это позволяет проводить регулировку по осям $X-Y-Z$. Корпус лазера можно вращать и фиксировать с помощью верхнего стопорного винта. Чтобы получить резкую и четкую дифракционную картину, фокусировку луча можно регулировать, вращая передний колпачок линзы (красная стрелка на рис. 3).
Регулируемый источник постоянного тока для лазерного источника (3): На передней панели есть переключатель интенсивности $\big($Высокая (High) $\big/$ Низкая (Low)$\big)$, разъем для подключения лазера и 3 порта USB (НЕ использовать их для подключения планшета). На задней панели есть тумблер включения питания и разъем для подключения к сети (рис. 4).
Держатель образцов на подставке (4): Чтобы зафиксировать образец, используйте верхний стопорный винт (рис. 3). Держатель образцов можно регулировать горизонтально, вертикально, а также вращать.
Левый отражатель (5): Этот отражатель прикреплен к платформе (рис. 5). НЕ использовать сторону с обозначением $\times$!
Правый отражатель (6): Этот отражатель прикреплен к платформе, но он снимаемый (его нужно снять в эксперименте E2). НЕ использовать сторону с обозначением $\times$!
Экран с крепежом (7): Экран крепится к основанию шаровым соединением. Это позволяет проводить регулировку по всем осям (рис. 5). Экран можно устанавливать как показано на рис. 2 или как на рис. 6.
Образец $\rm I$ (9): Спиральная пружина, закрепленная в круглом держателе с помощью белых акриловых пластин.
Образец $\rm II$ (10): Модель двойной спирали, напечатанная на стеклянной пластинке, закреплена в круглом держателе.
Цифровой штангенциркуль с крепежом (12): Штангенциркуль имеет крепеж (крепеж используется в эксперименте E2). У штангенциркуля есть кнопка включения (On/Off), кнопка установки нуля (Zero), переключатель единиц измерения mm/in (измерять в mm), стопорный винт и колесико для перемещения правого кулачка. Цифровой штангенциркуль можно использовать для измерений зарисованных дифракционных картин.
Лазерный луч с длиной волны $\lambda$, падающий нормально к оси цилиндрической проволоки диаметром, дифрагирует в направлении перпендикулярном проволоке. На рис. 7 показана картина интенсивности, которая получается на экране.
Образец $\rm I$ – это спиральная пружина радиуса $R$ с шагом $P$, изготовленная из проволоки постоянной толщины $a_2$ (рис. 10(a)). Если смотреть на пружину сбоку по нормали к ее оси, ее проекция эквивалентна двум наборам параллельных проволок равной толщины. Наборы расположены под углом $2\alpha_1$ друг к другу. Расстояние между проволоками – $d_1$ (рис. 10(b)).
Если центральный максимум слишком яркий, можно наклеить черную наклейку прямо на лист для зарисовки дифракционных картин, чтобы уменьшить рассеяние.
A1 0.70 На листе для зарисовки интерференционных картин отметьте положения минимумов интенсивности, по которым вы будете определять $a_1$ и $d_1$. Нужно отметить положения минимумов с обоих сторон от центрального пятна. Используйте выданный карандаш (13). Обозначайте использованные листы для зарисовки дифракционных картин $\rm P-1$, $\rm P-2$ и т.д.
На рис. 11(а) показаны два витка двойной спирали. На рис. 11(b) показана двумерная проекция этой двойной спирали, если смотреть на нее сбоку по нормали к ее оси. Каждая из спиралей толщины $a_2$ характеризуется углом $2\alpha_2$ и кратчайшим расстоянием $d_2$ между витками, измеренным перпендикулярно проволоке. Спирали сдвинуты друг относительно друга. Расстояние между ними, измеренное перпендикулярно проволоке – $s$. Образец $\rm II$ – это изображение модели двойной спирали, нанесенное на стеклянную пластинку (рис. 12). Дифракционная картина на нем аналогична той, которая получается на двойной спирали. В этой части вы определите геометрические параметры Образца $\rm II$.
