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一般的光路实验接触不到偏振影响。主要是,你们稀里糊涂的运气。普通半导体激光器恰好是偏振稳定的激光器。普通半导体激光器的主要问题是,波长容易变化。
偏振不可能消除了。只是通常不会影响到业余学者用普通半导体激光器做的光路实验。你的半透膜可能是银膜或者铬膜,这种膜偏振不敏感。如果做专业的光路,比如光纤光路,或者用到立方体分光镜,你会碰到偏振问题。 我不知道你在做什么实验。我总觉得专业知识都是需要的。一个缺乏专业知识的人,说做出来的实验,不管真的假的,都不会有人相信的。我之所以在论坛先介绍实验,道理就在于此。先让大家了解你的实验能力,才能相信你的实验结果。 光斑移动,很可能是激光器横模漂移,或者是激光器出来的光束方向漂移。 |
| 激光器波长变化,你说是不是激光器问题?可以说不是,也可以说是。环境温度影响激光器,然后影响实验效果。与方向有关的因素,除了磁场还有温度梯度。你应该在不同的地方,不同时间进行试验。可能会发现原因所在。估计,不是新的发现。 |
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前面在分析济南王建华老先生的思路时提到,地面系光束波阵面倾斜问题。但是,前面本课题的数理分析恰又疏忽了这一点。后来想到这个问题,所以实验方法因此做了一些改动,数学分析也做了重新计算。个人能力总是有限,不成熟的思考,错误夹杂其中,及时交流和完美论述无法兼顾,希望大家体谅。这些初步的思考过程,及时提供给有兴趣的朋友参考,希望能够起到抛砖引玉的作用。希望有更多的人们提供更好的实验方法和更好的数学分析。
衍射扩散角变动量计算 采用垂直入射工作方式。考虑入射光束沿东西方向情况,此时光栅板沿子午线方向。地心参考系下计算一级衍射扩散角 sin a = λ/ d 。由 →v + →c'= →c ,其中 →c' 是地面系光速,画出速度三角形,然后根据正弦定理得到, sin a'/ c = sin Δa / v , 其中 a'= a + Δa ,是地面系下衍射扩散角。近似处理最后得到, Δa = vλ/ c d , 这就是单束光衍射扩散角度影响量。光路旋转 180°,有 2Δa = 2 vλ/ c d 。 检测光路干涉条纹移动条数计算 检测光路由两束衍射光束进行干涉来检测。光路旋转 180°,两衍射光束夹角变化 4Δa 。干涉光斑最大光程差变化, α= ( D / 2 ) cos a 4Δa , α= 2 vλD cos a / c d 。 边缘处干涉条纹移动条数, n = α/λ = 2 v D cos a / c d 。 设漂移系数 k = 2 v cos a / c d ,于是有, α= k D ,n = k D 。 由 2v/c = 2.66e-6,光栅栅距 d = 0.833μm , He-Ne 激光器λ= 0.633μm ,cos a = 0.65 ,得到漂移系数, k = 2 v cos a / c d = 0.0021 ,单位 1/mm 。 选择光栅处光束宽度 D = 50 mm ,得到衍射线漂移量,n = k D = 0.1 条 。 根据游标卡尺道理,0.1 个光斑移动量,可以直接观察。 |
| 总感觉信号电流不应该那么小,查找原因,才想起原来把光束聚焦到光电管上是一个错误。正确的聚焦应该是聚焦在挡板上,也就是示意图上那个单棱镜位置。于是重新调整了聚焦,继续试验。随着平台旋转,差分电流也随着波动。这次,光电流波动幅度接近 1.0 μA 。这个信号电流与理论计算还有很大的差距,估计应该是聚焦效果不好所致。聚焦效果不好,有两个可能原因。激光光谱宽度没有达到要求,衍射色散会影响聚焦效果。另外就是激光器方面查找原因。整个激光头卖价 20 元,激光头镜片,也就是几元钱 1 个。可以猜测它的聚焦性能自然好不到哪里去。聚焦可以改善的,通过购买好的半导体激光器,拆掉激光头自带的透镜和外设好的透镜,可以提高聚焦质量。不过单单改善聚焦效果,似乎也没有大的价值,因为改善聚焦不能改善信噪比。改善聚焦的同时,漂移也会被放大。所以,接下去的事情是如何减少漂移。如果主要是激光器的事情,应该购买带温度控制的光纤耦合激光器。 |
| 晚上的结果与下午的结果相反。看来,干扰比预想的大。寻找迹象比预想的要困难。看样子,温度梯度在什么地方影响了实验。 |
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终于动手了,不容易啊,尽管不看好这个实验,但还是支持你动手实验的精神! ※※※※※※ 空间本无物理性质,具有以太的空间才有了局部静止系、惯性,运动才可以自身测量。 |
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零零星星采购零件,零件早也采购得差不多了。前个星期五,磨玻璃片,手都磨出了血,耽误了一些时间。伤口好了以后,接着继续磨,最近几天才把玻璃磨好。
我采用了尽可能多的抵抗温度不均匀的设计技术。这个设计思路是,对称零件尽量靠近。比如,两片光栅尽量靠近、两光电管紧靠在一起。所以昨天的试验,没有采用温度保护。看看没有温度保护措施会出现什么结果,有多少温度不均匀造成的漂移。当然,最后还是发现了温度不均匀造成的漂移。补偿片薄了 0.1 mm 也没有再次补偿。光束亮度不均匀也没有修正。所以输出结果有一些无规则漂移也在意料之中。昨天晚上的试验,电流波动方向相反,不过反相的波动程度较低。所以隐约地感觉信号迹象还是存在的。温度梯度那么迅速地影响试验,估计是关键部分的光路受到了空气温度梯度的影响。 |
| 中午继续查找原因。经过观察,差分电流变化比较集中,找到了原因。与旋转台有关系,主要一个反射镜与平台接触问题。可能是清洁工作没有做好,接触面附有尘粒,尘粒顶在接触面中间。平台转动时,反射镜有一丝跷跷板现象。当然,这是根据现象所做的判断,根据反射光跳动所做的判断。清洁以后,重新安置反射镜。调整光路,差动电流跳动现象不存在了。差动电流变得很稳定,基本不随平台转动而变化。如果实验真的没有效果,现在想,实验原理哪个地方搞错了? |