近代光學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

光電器件光譜靈敏度的測定實(shí)驗(yàn)原理:光電器件受光照后產(chǎn)生的光電效應(yīng)不同，可分為三類：應(yīng)用外光電效應(yīng)而制成的器件有光電倍增管；應(yīng)用內(nèi)光電效應(yīng)（光電導(dǎo)效應(yīng)）而制成的器件有各種光導(dǎo)管（光敏電阻）；應(yīng)用光生伏特效應(yīng)（阻擋層光電效應(yīng)）制成的器件有光電池（硅光電池、硒光電池）、光敏二極管、光敏三極管。光電器件所產(chǎn)生的光電流不僅與被照表面吸收的光通量有關(guān)，還與照射光的波長有關(guān)。在正常條件下，對于同一波長的光，光電器件所產(chǎn)生的光電流（或電壓）與被照表面吸收的光通量成正比；但它對不同波長的光的響應(yīng)不同。如果不考慮照射光的波長，則單位輻射通量引起的光電流的大小稱為響應(yīng)率或積分靈敏度，簡稱靈敏度。如果只對單色光而言，其響應(yīng)靈敏度則叫做光譜靈敏度。對某一單色光，當(dāng)被測光電器件表面所吸收的光通量為①（人），該器件由此而產(chǎn)生的光電流為i偵），i（人）與照射到該器件表面上的光通量①（人）成正比，其比值即為光譜靈敏度，用S（人）來表示SS（小血）￥W由此可見，光譜靈敏度s（九）是光電器件接收單位單色輻射功率所產(chǎn)生的光電流，它反映了光電器件對單色光的光電轉(zhuǎn)換能力的大小，即光譜響應(yīng)的大小，因而光譜靈敏度又被稱為“光譜響應(yīng)率”，S（九）?人曲線被稱為光譜靈敏度分布曲線，或叫做“光譜響應(yīng)曲線”。光譜靈敏度$（九）是波長的函數(shù)，而且①（人）和i（人）也是波長的函數(shù)。各種光電器件的光譜靈敏度分布情況與它們所采用的材料有關(guān)，即各種光電器件的光譜靈敏度的分布有所不同。通常定義當(dāng)光譜靈敏度s（人）的數(shù)值下降至靈敏度最大值Sm的土?xí)r所對應(yīng)的波長，為光電器件的探測極限波長，S所對應(yīng)的波長值為光電器件的峰值波長。因此測定出光電器件光譜靈敏度的分布m曲線，就可確定其器件探測光波的工作范圍，即該器件的探測范圍，這在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的指導(dǎo)意義。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)包括以下方面：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?；?）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理或涉及的知識點(diǎn)；（3）實(shí)驗(yàn)儀器與裝置；（4）實(shí)驗(yàn)方法、步驟、操作過程或設(shè)計(jì)方案（5）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)測量與要求：測量硒光電池不同波長入照射下所產(chǎn)生的光電流i（入）；計(jì)算出相應(yīng)波長入所對應(yīng)的光譜靈敏度S（入），并將所得數(shù)據(jù)歸一化，繪出相應(yīng)的S（入）-入曲線，并在S（入）-入曲線上標(biāo)定出該光電器件的靈敏度峰值波長（即S所對應(yīng)的七值），以及該光電器件所能探測的m波長范圍。預(yù)習(xí)思考與討論：什么是光電器件?其基本工作原理是什么?幾種常用光電器件的使用范圍及工作電路是怎樣的？光電器件的光譜靈敏度S（入）的物理含義是什么?測定它的意義是什么？.使用光電器件時(shí)要注意些什么?使用光電池時(shí)要特別注意什么?激光全息實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖⒄障嗟幕驹砗蛯?shí)驗(yàn)方法。熟悉全息照相的記錄與再現(xiàn)過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求拍攝菲涅爾全息圖，畫出所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)光路圖。再現(xiàn)全息圖，并畫出再現(xiàn)原始像和共軛實(shí)像的光路圖。實(shí)驗(yàn)步驟打開激光電源，設(shè)計(jì)和調(diào)整拍攝光路：激光束經(jīng)短焦距透鏡擴(kuò)束后，其透射光作為照射物體的光（經(jīng)物體漫反射而成物光），其反射光作為參考光，使二者均照在底片上.整個(gè)光路系統(tǒng)應(yīng)滿足以下條件：（1） 物光和參考光的光程應(yīng)盡可能相等；（2） 物光和參考光與底片法線夾角盡可能??；（3） 漫反射物光與參考光的光強(qiáng)比取1:2--1:5（即被攝物距底片約5cm）。選定曝光時(shí)間（15-20秒），調(diào)好定時(shí)曝光器，關(guān)閉曝光快門；關(guān)閉照明燈，在全暗情況下將全息干板（底片）裝在底片夾上（注意:使感光藥膜面面向激光），穩(wěn)定1-2分鐘后進(jìn)行曝光；曝光過程中要避免任何震動(dòng)。顯影時(shí)間1-2分鐘，顯影結(jié)束后在清水中洗一下即可放入定影液，定影在15分鐘以上。定影完畢方可打開照明燈，然后將干板水洗2分鐘，將其晾干。（注意：顯影時(shí)間應(yīng)根據(jù)顯影液的濃度、環(huán)境溫度、曝光時(shí)間及感光板來確定或調(diào)整）全息再現(xiàn)：將拍好的全息圖按拍攝時(shí)的放置方法置于底片夾上，用與參考光相同的激光束照射全息圖，迎著光線觀察，就能在物體的原位置上重現(xiàn)物體原始的立體象；用平行光或激光細(xì)光束照射全息圖，用光屏接收，可觀察到物體的共軛實(shí)象。注意事項(xiàng):正確判斷出全息干板的感光藥膜面，使其對著激光；在曝光的過程中，盡量遠(yuǎn)離拍攝光路，不要講話走動(dòng)或引起震動(dòng)；顯影和定影時(shí)應(yīng)將底片的感光面朝上，藥液不能太少。實(shí)驗(yàn)完畢，將藥液分別倒入桶內(nèi)，并將藥液盤及漏斗清洗干凈。思考與討論：全息照相與普通照相的異同點(diǎn)有哪些？為什么要使物光與參考光的光程盡可能相等？菲涅爾全息圖再現(xiàn)像的特點(diǎn)有哪些？如果菲涅爾全息圖破碎了為什么其中的碎片之一仍然能再現(xiàn)物體完整的像？試想記錄在全息圖上的干涉圖樣（相當(dāng)于一個(gè)復(fù)雜的光柵）與正弦衍射光柵的不同之處。He-Ne激光模譜分析與測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧す馄髂Ｊ降男纬杉疤攸c(diǎn)，加深對其物理概念的理解；2掌握激光模式分析與測量的基本方法，標(biāo)定出激光器的模式頻譜圖的模式結(jié)構(gòu)TEM；mnq了解共焦球面干涉儀的工作原理、性能及使用方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1按圖3-1-8的實(shí)驗(yàn)裝置方框圖接好線路，調(diào)整He-Ne激光器、共焦球面干涉儀及光電接收器共軸等高，直至在示波器熒光屏上看到激光模式頻譜圖形。2用已知腔長的激光器標(biāo)定干涉儀的自由光譜區(qū)△七.：采用輸出為基橫模的He-Ne激光器，腔長L=25cm（即△%為給出），測出相鄰兩縱模的頻率間隔△%所對應(yīng)的間距景、自由光譜區(qū)△以所對應(yīng)的間距、（即相鄰兩個(gè)干涉序中對應(yīng)的同一縱模的間距），根據(jù)“橫向坐標(biāo)正比于頻率變化”關(guān)系，計(jì)算出△%.的實(shí)驗(yàn)值（原始數(shù)據(jù)要求測2—3次）。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室給出的標(biāo)準(zhǔn)值△%#=2667MHz，計(jì)算出相對誤差，并分析誤差原因。3用掃描干涉儀分析未知腔長激光器的模式：給定\vSR=2667MHz，通過分析該激光器那些譜線屬于同一個(gè)干涉序，那些是基橫模，那些是高階橫模，測量出相鄰兩個(gè)干涉序中對應(yīng)的同一縱模的間距 最酥、相鄰兩基橫模的間距Ax和相鄰兩橫模間距Axmn，從而計(jì)算出里勺和相鄰兩橫模頻率間隔Avmn（原始數(shù)據(jù)要求測2—3次）二 '4最后，分別畫出兩支激光器用TEMmnq表示的模式結(jié)構(gòu)圖。（提示：由示波器的橫向坐標(biāo)正比于頻率的關(guān)系可知： ）【注意事項(xiàng)】1激光器工作時(shí)電極兩端為高壓，在調(diào)節(jié)激光器時(shí)，切勿接觸到電極，以防觸電。2旋轉(zhuǎn)偏置電壓時(shí)一定要緩慢、平穩(wěn)，以免造成掃描干涉儀的損壞。思考與討論：1觀察示波器顯示屏上的激光模式頻譜圖，分析造成頻譜圖不穩(wěn)定的物理因素，并根據(jù)模式頻譜圖的移動(dòng)方向和物理原因，來判斷干涉儀的掃描頻譜中頻率增加的方向在示波器的橫向坐標(biāo)左方還是右方？2實(shí)驗(yàn)中所測數(shù)據(jù)的誤差來源有哪些？本實(shí)驗(yàn)中儀器的精度如何？光速測定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆展馀念l法測量光速的原理和方法，加深對拍頻波的形成條件與特點(diǎn)的認(rèn)識。了解拍頻波和駐波各自不同的形成條件與特點(diǎn)，并對聲光效應(yīng)和壓電效應(yīng)有所認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法接通激光電源，使激光器工作電流為5mA。接通15伏直流穩(wěn)壓電源，預(yù)熱一定時(shí)間后，調(diào)節(jié)高頻信號源的頻率為聲光頻移器的工作頻率（即滿足聲駐波條件，調(diào)節(jié)時(shí)一定要緩慢），使衍射光最強(qiáng)。調(diào)整光路，使零級衍射光通過圓孔光闌，依次調(diào)節(jié)各全反鏡和半反鏡的調(diào)整架，使近程和遠(yuǎn)程的所有光束在同一水平面內(nèi)反射、傳播，直至近程光和遠(yuǎn)程光分別垂直照射到光電接收器的光敏面上，在示波器顯示屏上出現(xiàn)相應(yīng)的光拍頻波形（此時(shí)再微調(diào)高頻信號源，使拍頻波的振幅最大），高頻信號源的頻率F由頻率計(jì)數(shù)器測出。調(diào)節(jié)斬光器的轉(zhuǎn)速，借助示波管的余輝在屏上同時(shí)看到近程光和遠(yuǎn)程光的兩個(gè)拍頻波形，并使其波形的振幅相等（若振幅不相等，可微調(diào)最后一個(gè)半反鏡的傾角或光電接收器的位置）。移動(dòng)可動(dòng)正交反射鏡的位置以改變遠(yuǎn)程光的光程（即改變遠(yuǎn)近兩光束的光程差），當(dāng)二光拍信號同相（二波形重合）時(shí)，兩路光的光程差A(yù)L等于拍頻波長A（從不同方向移動(dòng)“可動(dòng)鏡”的位置，要求測量2次或4次）。計(jì)算光速，并與公認(rèn)值c=m/s相比較，并算出相對誤差，進(jìn)行誤差分析?！咀⒁馐马?xiàng)】激光器的電極兩端為高壓，切忌觸摸激光器的電極，以保證安全。切忌用手指或其它污穢、粗糙物（如測量時(shí)用的鋼卷尺或?qū)Ь€頭）接觸光學(xué)元件的光學(xué)面。當(dāng)斬光器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切忌觸摸；避免斬光器長時(shí)間工作而燒壞小電機(jī)。思考與討論：.分析本實(shí)驗(yàn)的誤差來源，并討論怎樣提高本實(shí)驗(yàn)的精度。.在測量拍頻波長八時(shí)，移動(dòng)“可動(dòng)鏡”尋找兩光拍頻波同相位的位置（即二波形重合），為什么要求從不同方向移動(dòng)〃可動(dòng)鏡”并測量多次，試分析這里可能產(chǎn)生什么誤差？屬于偶然誤差還是系統(tǒng)誤差？應(yīng)采取什么措施和方法來減少這種誤差？

3.比較拍頻波和駐波的形成條件與特點(diǎn)有何異同點(diǎn)？光電器件光譜靈敏度的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆展怆娖骷庾V靈敏度的基本原理及測量方法，了解其探測范圍和靈敏度峰值波長。實(shí)驗(yàn)原理:光電器件受光照后產(chǎn)生的光電效應(yīng)不同，可分為三類：應(yīng)用外光電效應(yīng)而制成的器件有光電倍增管；應(yīng)用內(nèi)光電效應(yīng)（光電導(dǎo)效應(yīng)）而制成的器件有各種光導(dǎo)管（光敏電阻）；應(yīng)用光生伏特效應(yīng)（阻擋層光電效應(yīng)）制成的器件有光電池（硅光電池、硒光電池）、光敏二極管、光敏三極管。光電器件所產(chǎn)生的光電流不僅與被照表面吸收的光通量有關(guān)，還與照射光的波長有關(guān)。在正常條件下，對于同一波長的光，光電器件所產(chǎn)生的光電流（或電壓）與被照表面吸收的光通量成正比；但它對不同波長的光的響應(yīng)不同。如果不考慮照射光的波長，則單位輻射通量引起的光電流的大小稱為響應(yīng)率或積分靈敏度，簡稱靈敏度。如果只對單色光而言，其響應(yīng)靈敏度則叫做光譜靈敏度。對某一單色光，當(dāng)被測光電器件表面所吸收的光通量為①（人），該器件由此而產(chǎn)生的光電流為i（人），i（人）與照射到該器件表面上的光通量①（人）成正比，其比值即為光譜靈敏度，用s（s（人）來表示:o（X）血）s（"w），由此可見，光譜靈敏度s（九）是隨波長變化的函數(shù)。換言之，光譜靈敏度s（人）是光電器件接收單位單色輻射功率所產(chǎn)生的光電流，它反映了光電器件對單色光的光電轉(zhuǎn)換能力的大小，即光譜響應(yīng)的大小，因而光譜靈敏度又被稱為“光譜響應(yīng)率”，s（人）?人曲線被稱為光譜靈敏度分布曲線，或叫做“光譜響應(yīng)曲線”。光譜靈敏度s（人）是波長的函數(shù)，而且①（九）和i（）也是波長的函數(shù)。各種光電器件的光譜靈敏度分布情況與它們所采用的材料有關(guān)，即各種光電器件的光譜靈敏度的分布有所不同。通常定義當(dāng)光譜靈敏度s（人）的數(shù)值下降至靈敏度最大值sm的n時(shí)所對應(yīng)的波長，為光電器件的探測極限波長，sm所對應(yīng)的波長值為光電器件的峰值波長。因此測定出光電器件光譜靈敏度的分布曲線，就可確定其器件探測光波的工作范圍。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：1.測定硒光電池的光譜靈敏度的分布曲線S（入）-入，確定該光電器件所能探測的波長范圍AX=X2-X1，及其靈敏度峰值波長人m。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)包括以下方面：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?；?）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理或涉及的知識點(diǎn)；（3）實(shí)驗(yàn)儀器與裝置；（4）實(shí)驗(yàn)方法、步驟、操作過程或設(shè)計(jì)方案（5）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。He-Ne基模激光器的光束特性與發(fā)散角的測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步了解基模激光器，掌握其光束傳播特性和橫向光強(qiáng)分布特點(diǎn)；掌握逐點(diǎn)法測量光束橫向光強(qiáng)的分布，以及如何確定光束光斑的尺寸；測量激光器的遠(yuǎn)場發(fā)散角，對其激光發(fā)散角有一個(gè)定量的了解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1?調(diào)節(jié)光路：使激光束垂直照射到光接收器的平面上，取光束傳播距離z大于7z；r.測量光束的光強(qiáng)/的分布：首先觀察光強(qiáng)I的變化范圍，選擇檢流計(jì)合適的量程檔，使其最大電流達(dá)到滿刻度的2/3以上；然后進(jìn)行精確測量（注意：一定要使小孔掃描沿著通過光斑直徑的方向進(jìn)行），記錄I與位置x的數(shù)據(jù)，要求每隔0.5mm測一個(gè)點(diǎn)，并在光強(qiáng)i的峰值附近可間隔小一些；.測量激光的傳播距離z（z=0在激光器輸出端的平面反射鏡的位置）；.繪出i?r曲線（令光強(qiáng)I最大時(shí)，r=0），由1?，曲線按定義確定其光斑的大?、伲▃）；計(jì)算所測激光器的遠(yuǎn)場發(fā)散角；6.利用I和r的數(shù)據(jù)，繪出lnI?r2關(guān)系線，以此驗(yàn)證該激光束為高斯函數(shù)分布。【注意事項(xiàng)】1.檢流計(jì)一般用最大量程X0.01檔;若電流太大，可采用“檢流計(jì)量程改裝”線路，或直接用并聯(lián)電阻的方法進(jìn)行分流，但注意的是，測量過程中檢流計(jì)不能換檔。2測量光強(qiáng)I與位置x時(shí)，應(yīng)使入射光方向與光電接收器移動(dòng)的方向垂直，并注意使測量點(diǎn)通過光斑中心；測量時(shí)，光電接收器應(yīng)沿同一方向移動(dòng)，中途不得倒轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生回程差，且旋轉(zhuǎn)時(shí)要緩慢、平穩(wěn)，避因震動(dòng)影響檢流計(jì)的示數(shù)。3若移動(dòng)檢流計(jì)，應(yīng)先關(guān)閉檢流計(jì)的儀器開關(guān)旋鈕，或置于“短路”檔，否則易損壞儀器。4接通激光器時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分激光器的正、負(fù)極，切勿接反；激光器工作時(shí)電極兩端為高壓，在實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)切勿接觸激光器的電極，以保證安全。關(guān)閉激光器時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉激光電源，然后小心取下電極使之短路放電。另外勿用眼直接看激光或經(jīng)全反鏡反射的激光直射到眼睛。思考與討論：

1.繪/“曲線時(shí)，為什么在光強(qiáng)1最大時(shí)令r=0，由—曲線如何確定其光斑o(z)的大??；2-利用繪出的lnl?r2關(guān)系線，為什么說能驗(yàn)證激光束為高斯光束？3.為什么必須要求測量光斑的直徑上的光強(qiáng)，而不只是測量光斑的半徑上的光強(qiáng)？在光斑的中心附近減小測量間隔是為什么？He-Ne基模激光器的光束特性與發(fā)散角的測量實(shí)驗(yàn)原理激光束的發(fā)散角是激光的重要參數(shù)之一。它反映激光遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的發(fā)散特性，是評估激光儀器的品質(zhì)和激光的傳輸質(zhì)量的重要參數(shù)。隨著激光技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用，國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，如激光通訊、激光雷達(dá)、激光測距和空間光通信等都要求激光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角小，特別是精確制導(dǎo)武器和衛(wèi)星導(dǎo)航等，對光源提出了更為嚴(yán)格的要求。(—)高斯光束的電矢量EG,y,EG,y,z)=Kexp——Iexp[-jw |_w2板)\7 r2|zk[Z+M七[r刀(1)其中w0為基模高斯光束的腰斑半徑；R(z)為與傳播軸線z相交于(0,0,z)點(diǎn)的高斯光束等相位面的曲率半徑；w(z)是(0,0,z)點(diǎn)的電矢量振幅為中心最大值的%時(shí)離中心的距離，稱為z點(diǎn)的光斑尺寸，e又叫光斑半徑或有效截面半徑(簡稱光腰)。式(1)中參數(shù)w(z)，R(z)分別為R(z)=z— (3)式中zr=兀W2X，是高斯光束的準(zhǔn)直距離，是指從點(diǎn)(0,0,0)U(0,0,z)這段距離內(nèi)可近似看成平行光(因?yàn)檫@段范圍內(nèi)的發(fā)散角很小)。w0是高斯光束的一個(gè)特征參量，由激光器的輸出波長和腔的結(jié)構(gòu)決定。對于共焦腔(兩個(gè)反射鏡的曲率半徑R與腔長L相等)，w0=GL咨。對于廣泛使用%=R，R2*的平凹腔，其光束的腰斑半徑不僅與激光器的輸出波長和腔長有關(guān)，還與腔鏡的曲率半徑有關(guān)，有w0=LL(R—L，兀2】4（二）高斯光束光強(qiáng)分布由公式（1）可得基模激光束波陣面上的光強(qiáng)分布（5）其中10是z處的波陣面上的光斑中心（0,0,z）點(diǎn)的光強(qiáng)，為該波陣面上的光強(qiáng)最大值。對于一個(gè)確定的與傳播軸線（即腔軸）相交于z點(diǎn)的波陣面，z、w（z）和I的值都是確定的，但波面上的光強(qiáng)是不均勻0的，它隨著離開腔軸的距離r=\.?X2+y2的增大按高斯指數(shù)而衰減，如圖1（b）所示。而且是以腔軸為中心在半徑為r的圓上的各點(diǎn)光強(qiáng)均相同，所以基模激光束波陣面上的光強(qiáng)對于軸心是對稱分布的，其強(qiáng)度集中在軸線及其附近。由于光斑半徑w（z）遠(yuǎn)小于該處波陣面的曲率半徑R。），故激光束的橫截面與其波陣面基本重合，因此通常所說激光束橫截面上光強(qiáng)分布即是指波陣面上的光強(qiáng)分布。在實(shí)驗(yàn)中，就是通過測量光束橫截面上的光強(qiáng)分布來反應(yīng)其波陣面的光強(qiáng)分布。（三）高斯光束的遠(yuǎn)程發(fā)散角公式（2）可改寫為以下的形式w2（z）z21 ———=1w2 z20 r（6）即光斑半徑的軌跡是一組雙曲線，如圖1（a）所示。在光腰處，光斑尺寸w0最小，隨z的增大，光斑尺寸w（z）按雙曲線規(guī)律向外擴(kuò)展，即高斯光束就是以（6）式的雙曲線繞z軸旋轉(zhuǎn)所構(gòu)成的回轉(zhuǎn)雙曲面(b)(b)(Z\2](Z\2]-1'220=2絲=至

dz 冗w0（7）在z=0處，20=0；在z>>丸W0：，4的遠(yuǎn)場情況下，光束的發(fā)散角稱為遠(yuǎn)場發(fā)散角，此時(shí)有2。=lim20(乙)=2——… 兀①0可見2"??兀w°是個(gè)定值，它稱為激光束的遠(yuǎn)程發(fā)散角（或稱遠(yuǎn)場發(fā)散角，又直接稱為激光的發(fā)散角）。顯然，高斯光束的遠(yuǎn)程發(fā)散角正是雙曲線的漸近線的夾角，如圖1（a）所示。不難證明，當(dāng)z^7七時(shí)，2+>99。,，2。（3）一9/。(9)即在實(shí)驗(yàn)中，只要取z大于7z,，即可認(rèn)為測得的發(fā)散角是遠(yuǎn)程發(fā)散角。（四）高斯光束的等相面高斯光束的相移特性由（1）式中的相位因子決定，位相因子用中表示(10)它描述高斯光束在點(diǎn)（x,y,z）處相對于原點(diǎn)（0,0,0）處的相位移滯后。其中kz描述幾何相移，arctg（z[z）描述高斯光束在空間行進(jìn)距離z時(shí)相對幾何相移的附加相位超前，因子kr2/2R表示與橫向坐標(biāo)（x,y）有關(guān)的相移，它表明高斯光束的等相面是以R。為半徑的球面，R（z）由（3）式給出。由（3）式可見，等相面的曲率半徑R（z）隨著z的變化而取不同的值，并且不同位置的等相面的曲率中心也不同，一般不在原點(diǎn)。但在幾種特殊位置時(shí)的情況有：當(dāng)z=0時(shí)，R（z）T8，表明光腰所在處的等相面為平面。當(dāng)z=±8時(shí)，|R（z）Q|z|—3，表明離光腰無限遠(yuǎn)處的等相面亦為平面，而且曲率中心就在光腰處。因此，z足夠大時(shí)，等相面的曲率中心向原點(diǎn)趨近，這就意味著《足夠大時(shí)高斯光束可以近似看成曲率中心在原點(diǎn)的“球面波”，但值得注意的它是不同于“點(diǎn)光源發(fā)射的均勻球面波”，因?yàn)楦咚构馐认嗝嫔系墓鈴?qiáng)分布為非均勻的高斯分布。綜上所述，激光器輸出的基模是在共軸穩(wěn)定諧振腔中產(chǎn)生的一種特殊的高斯光束，在其軸線附近可近似看作是一種非均勻的球面波，等相面的曲率中心隨著傳輸過程而不斷改變（因此又稱高斯光束為變心球面波），但等相面上的振幅（或光強(qiáng)）始終保持高斯分布的特性。實(shí)驗(yàn)儀器與裝置基模He-Ne激光器、可讀數(shù)滑軌、光電接收器、檢流計(jì)或微電流測試儀、小孔光屏、可調(diào)平面反射境、米尺。高斯光束于發(fā)散角測量的裝置如圖2,將帶有小孔光欄的光屏置于邁克爾遜干涉儀的滑軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿接收屏可左右移動(dòng)，接收屏上小孔后面緊貼一個(gè)光電器件（硅光電池）。激光束經(jīng)反射鋤反射后垂直投射到接收屏上，硅光電池把接收到的光