这个是学校老师给我们布置的一个小实验,我们现在买到的激光头大约光斑大小在3mm~6mm的。 一开始想的是说用一个凸透镜,但是之后查到说凸透镜聚焦以后只有一个点的直径最小(光腰?),我们觉得尽量不要固定距离比较好,因为实验要求可以随意变化距离。
然后有人提出说可以在凸透镜后面再加一个凸透镜,让打出的光变平行的。 但我觉得有点不清楚,变平行光不是要放在凸透镜的焦点处吗? 经过第一个透镜的光要怎么恰好在第二个透镜的焦点处。
还有一个就是说拿一个很小的小孔遮住,但是这个是不是有限制?可以达到1mm以内的大小吗?
因为我们也不是学这方面想跪求大神指点,还有木有什么办法可以做到的?且可以解释的高洋上一点,因为老师说我们之前只打算放一个凸透镜的办法太简单了,我现在还没有拿到器材,过几天才开始试验。有大神可以解释下这个东西的难点吗? 哪怕一点点也可以啊~ 因为我们现在需要指出我们试验的难点,但是网上找到的都说放一个镜子就可以了。。。 跪求了。
这取决于激光头出来的激光的模式;如果是模式质量太差,有可能是聚不到那么小的~
但如果所含的模式不多,光斑的模式质量不是很好(例如M^2大于10),可以用一个焦距合适的凸透镜聚焦得到1mm光斑~ 如果M^2=10,激光波长0.6um,光斑直径约3-6mm,用焦距约为1.5m的凸透镜就可以聚到约1mm的~ 缺点是焦距长,对操作人有危险。
否则,如果光斑质量较好,可以用扩束器获得小于1mm的光斑~ 简单的扩束器由两个透镜组成,即两个不同焦距长度的共焦的凸透镜,或者一个凸透镜加一个凹透镜(凸透镜实焦点和凹透镜虚焦点重合) -- 即类似于望远镜的构造,把扩束器倒过来就可以把光斑变小了。用后者即类似伽利略望远镜的构造可以避免有实际焦点 -- 激光功率高时危险性较大。
如果是从3-6mm变为1mm,那么透镜组的焦距比就是3~6:1。既然是实验,又是mm量级的光斑,对像差的要求会较小,那么用平凸透镜和平凹透镜搭配就行了。例如一个150mm的凸透镜和一个-25mm的凹透镜,相距125mm,可以把6mm光斑变成1mm~ 用150mm和-50mm的透镜,间距约100mm,可以把3mm变成1mm~
只要保证同轴,并不难~ 如果都用100mm以上焦距长度的透镜,焦点的重合的影响就会较小,偏移只会稍微改变出射光的发散角的~ 也不是难点~
参考知识1
从内容上看,我得先估计一下参数。既然买到的激光头,我估计为红光激光头(绿激光同理),也就是650nm左右波段的激光;聚焦到1mm并没有限定距离,也就是说在一定范围内达到1mm即可。
实现方式:你们初步方案很对,直接买一个平凸透镜即可,调整激光器与透镜之间距离,在另一侧可观察到小于1mm光斑。另外如果对聚焦光斑的光斑质量有要求,可以增加光阑滤掉杂散光。
另外,先将激光器放置到透镜焦距处,经透镜折射后为平行光,再加光阑也可实现。
参考知识B
激光到一毫米太简单了一个扩束镜一个放大镜 调整打到放大镜上的光斑大小就可以了打到放大镜上光斑越大聚焦光斑越小