1. Включить лазер.
2. Поставить экран с отверстием (Э) возле микрообъектива, закрепленого в корпусе лазера (рис. 9.4). Лазерный луч должен свободно проходить через отверсие в экране.
Рисунок 9.4.
3. На расстоянии 50 - 70 см от экрана установить плоскопараллельную пластинку П. Вращая её вокруг горизонтальный и вертикальной осей, а также перемещая ее вдоль вертикальной оси получите на экране четкие концентрические светлые и темные кольца.
4. Определить по разметке на экране радиусы пяти темных колец, rk (k = 1,2,3,4,5).
5. Измерить расстояние от плоскости экрана до поверхности стеклянной пластинки (L),(толщина плоскопараллельной пластинки составляет 17 мм, показатель преломления стекла принять равным 1,7.).
6. Вычислить rk и построить 
= f(k). Это прямая линия. Масштаб выбирают так, чтобы угол наклона прямой составлял примерно 45.
7. Вычислить из наклона прямой 
и по формуле (9.5) найти длину волны излучения.
Контрольные вопросы
1. Спонтанное и вынужденное излучения.
2. Инверсная заселенность уровней.
3. Принцип действия гелий-неонового лазера.
5. Роль зеркального резонатора оптического квантового генератора.
6. Характерные особенности лазерного излучения.
7. Использование ОКГ.
8. Условие генерации лазера.
9. Трехуровневая схема генерации.
Четырехуровневая схема генерации.
Лабораторная работа № 310
Экспериментальное определение испускательной
Способности нагретого тела
Цель работы - изучить закономерности теплового излучения абсолютно черного тела и экспериментально определить его иопуокательнув способность (функцию Планка).
Приборы и принадлежности: лампа накаливания с вольфрамовой нитью
Теоретическая часть
Тепловым (или температурным) излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами за счет их внутренней энергии. Этот вид излучения - самый распространенный в природе и присущ всем телам, имеющим температуру выше абсолютного нуля. При невысоких температурах излучаются практически лишь длинные (инфракрасные) электромагнитные волны. С повышением температуры возрастает общая энергия излучения (интегральная светимость R), а максимум спектра излучения смещается в область более коротких длин волн. Тепловое излучение имеет сплошной спектр частот. Опыты показали, что при любой температуре тела испускаемаяим энергия теплового излучения распределена неравномерно по частотам (длинам волн).
На рис. 10.1 изображены экспериментальные кривые зависимости испускательной способности r wT АЧТ от частоты излучения w для трех различных температур. Для АЧТ, поглощательная способность которого a wT = 1, испуcкательная способность - также некоторая универсальная функция f (w, Т), (функция Кирхгофа) характеризующая спектральное распределение излучаемой энергии.
По мере повышения температуры максимум испускательной способности смещается в сторону больших частот (меньших длин волн), согласно закону Вина:
, (10.1)
где b = 0,29 • I0-2 - постоянная Вина.
Рис. 10.1
Интегральная светимость R, соответствующая площади под кривой rwT, при возрастании температуры Т увеличивается пропорционально четвертой степени абсолютной температуры, что отражается законом Стефана - Больцмана:
, (10.2)
где s = 5,67 • 10-8 Вт/(м2- К4)- постоянная Стефана - Больцмана.
Для объяснения теплового излучения было предпринято ряд попыток теоретического получения универсальной функции Кирхгофа на основе статистической физики, пользуясь классическим законом равнораспределения анергии по степеням свободы. Однако классическая физика оказалась бессильной для решения задачи теплового излучения.
Выход из создавшегося положения был найден в 1900 г. немецким физиком М.Планком, который отказался от классического представления, что энергия лобой системы может изменяться непрерывно, принимая сколь угодно близкие значения. Согласно его гипотезе атомы излучают энергию не непрерывно, а отдельными порциями -квантами, причем анергия кванта пропорциональна частоте электромагнитного излучения:
, (10.3)
где 
= 1,054 • 10-34 Дж×с - постоянная Планка.
Используя статистические методы и представление о квантовом характере теплового излучения, М.Планк вывел для универсальной функции Кирхгофа формулу
, (10.4)
которая с высокой степенью точности согласуется с опытными данными для спектральной плотности теплового излучения АЧТ rw,T Выражение (10.4) получило название функции Планка, которая исчерпывающе описывает тепловое излучение АЧТ.