FH Hildesheim/Holzminden/Göttingen
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Versuche mit dem Helium-Neon-Laser V5 Wellenlängenselektion mit einem Littrow-prisma Versuchsanleitung Laser / Physik 1. Ziel des Versuches Ein He-Ne-Laser sendet in der Regel das typische rote Licht mit 633 nm aus, da die angeregten Neon-Atome diese Photonen mit größter Wahrscheinlichkeit aussenden. In diesem Versuch soll der Laser mit einem speziellen Littrow-Prisma dazu gebracht werden, außer in dem bekannten rot auch in orange anzuschwingen. 2. • • • • • • • Material optische Bank mit Reitern Justierlaser auf Halter mit Präzisionslochblende, Netzgerät He-Ne-Gasentladungsröhre mit Brewster-Fenstern, Netzgerät 2 Laserspiegel in Halter mit x-y-Feinstellern Fotoelement mit Digitalvoltmeter optisches Gitter auf Ausleger, Maßstab, Ausleger mit Umlenkspiegel Littrow-Prisma (LPT für „Littrow-prisma-tuner“) 3. Sicherheitshinweis Berühren Sie NIE die empfindlichen optischen Oberflächen. Dazu gehören insbesondere: ― Brewster-Fenster ― Spiegeloberflächen ― Littrow-Prisma Tragen Sie bei den Justierarbeiten und bei den Messungen die Laser-Justierbrille ! 4. Wichtige Vorbemerkung Der Versuch gelingt nur, wenn der Aufbau sorgfältig justiert, alle optischen Oberfläche gut gereinigt und wenn die Strahlungsleistung optimal sind. Lassen Sie die wichtigen optischen Oberflächen ggf. vom Kursleiter reinigen. 5. Versuchsaufbau und Durchführung Wir gehen davon aus, dass die Grundjustierung geklappt hat und der Laser stabil oszilliert, d. h. man erkennt deutlich das reflektierte Laserlicht auf den Laserspiegeln, auf der Wand bzw. auf dem Maßstab und als Streulicht im Bereich des Laserstrahls. Weiterhin sollen links der sphärische Spiegel 2 und recht der sphärische Spiegel 4 eingebaut sein, siehe Skizze Seite 2. Lassen Sie andernfalls die Spiegel vom Kursleiter wechseln. 5.1 Für die Wellenlängenmessung muss ein Laserreflex vom rechten Brewster-Fenster umgelenkt werden. Lassen Sie dazu vom Kursleiter den Ausleger in den kleinen Reiter unter dem rechten BrewsterFenster einsetzen. Vorsicht: das Brewster-Fenster ist sehr empfindlich! 5.2 Das Littrow-Prisma dient als rechter Laserspiegel. Setzen Sie das Prisma vorsichtig rechts neben dem rechten Brewster-Fenster auf die optische Bank und entfernen Sie die schwarze Schutzkappe. XLAB: V5 Wellenlängenselektion mit Littrow-Prisma Versuchsanleitung Ne-Ne-Laser / Physik -1- 5.3 Entfernen Sie den linken Spiegel und schalten Sie den Justier-Laser ein. Das Littrow-Prisma muss nun so justiert werden, dass der Reflex des Justier-Lasers zentriert auf die Mitte des Fadenkreuzes vor dem Justier-Laser fällt. Die Erfahrung zeigt, dass der Reflex etwas nach „plus-x“ und „plus-y“ verschoben sein muss, damit der Laser anschwingt. Dies ist die Grundjustage. Ausleger mit Umlenkspiegel Littrow-Prisma Fotoelement Spiegel 2 Spiegel 4 Laser-Röhre 5.4 Schieben Sie die eingebaute Blende am Peillaser zu um seinen Strahl zu unterdrücken. Setzen Sie den linken Spiegel wieder ein und schalten Sie den Hauptlaser ein. Drehen Sie vorsichtig die Justierschrauben am Littrow-Prisma, um die rote Linie zum Anschwingen zu bringen. Ggf. können Sie versuchen, den Strahlengang mit den Justierschrauben des linken Spiegels zu justieren. Falls der Laser nicht anschwingt, so beginnen Sie erneut mit der Grundjustages unter Punkt 5.3. 5.5 Wichtig: Bevor man die orange Linie einstellen kann, muss man den Laser erst auf die rote 633 nm Linie optimieren. Setzen Sie dazu das Fotoelement links neben den linken Laserspiegel – ggf. weiteren Reiter einbauen – und justieren Sie den Laser auf optimale Leistung, d.h. größtmöglichen Photostrom. Hinweis: Da der linke Laserspiegel nur wenig Lichtenergie auskoppelt, sind die Messwerte relativ klein. Verwenden Sie darum den empfindlichsten Messbereich. 5.6 Schwingt der Laser optimal in der 633 nm Linie, so findet man die orange Linie durch eine kleine Drehung der unteren Justierschraube nach links. Eine Drehung nach rechts lässt die rote Linie wieder anschwingen. Stellen Sie die orange Linie optimal ein. Klemmen Sie das Gitter in den zweiten Ausleger und justieren Sie den Umlenkspiegel auf dem linken Ausleger so, dass der Reflex vom rechten Brewster-Fenster senkrecht auf das Gitter bzw. auf den Maßstab fällt. Damit lassen sich die Wellenlängen der beiden Linien bestimmen. 6. rot orange Messwerte und Auswertung Abstand Gitter - Maßstab a= Gitter mit 1185 Linien pro mm g= mm Hinweis: Möglicherweise verschiebt sich die Lage des 0. Maximums, wenn man die Linie wechselt! Linie α1 x1 in mm orange rot XLAB: V5 Wellenlängenselektion mit Littrow-Prisma Versuchsanleitung Ne-Ne-Laser / Physik -2- λ in nm
