Тема: Как сделать лазерную установку для исследования среды

[MBG]

Как это сделать? Не нашел на dhl.de

[Gall]

Надо ввести номер для отслеживания (который DHL) и начать отслеживание. Где-то в середине этого процесса можно увидеть новый номер вида RA123456789DE - это и есть международный почтовый идентификатор. Этот номер уже можно вводить на сайте Почты России, на gdeposylka.ru и т.д.

Я, к сожалению, не помню, на каком языке процесс происходит. Возможно, я делал его на немецком.

[MBG]

Спасибо, нашел. Написано что 17.05 в Краснодаре, покинул сортировку, значит сейчас будет уже у нас в отделении. Это хорошо.
Gall, скажите Вы случайно не знаете что происходит с обычным естественным светом при прохождении-отражении от обычного же оконного стекла? Понятно что полоса режется, но что-то еще явно есть, потому что при определенном угле становятся видны радужные пятна на автостеклах, знаете такие регулярные в пару сантиметров. Поляризация? Или еще что-то?

*Кстати, пару недель назад получил письмо от китайцев, предложили на пробу зеленый лазер, за так. Согласился естественно, сказали что вышлют, пока ничего нет, но может уже идет где-то..

[Gall]

Gall, скажите Вы случайно не знаете что происходит с обычным естественным светом при прохождении-отражении от обычного же оконного стекла? Понятно что полоса режется, но что-то еще явно есть, потому что при определенном угле становятся видны радужные пятна на автостеклах, знаете такие регулярные в пару сантиметров. Поляризация? Или еще что-то?

Случайно знаю - поляризация. Точнее, совокупность трех явлений.

1. При отражении или прохождении света через любое прозрачное вещество под косым углом свет частично поляризуется. (Формулы Френеля и закон Брюстера).
2. Двупреломляющие вещества вращают поляризацию или меняют ее характер (линейная-эллиптическая-круговая), причем это изменение зависит от длины волны и от толщины вещества. Анизотропные вещества двупреломляют, а двупреломляющие всегда анизотропны.
3. Прозрачные пластики, штампованные детали, синтетические пленки всегда анизотропны в силу технологии изготовления.

Радужная окраска получается из-за разницы в поляризации разных длин волн после прохождения через двупреломляющее вещество. После второго поляризатора (анализатора) разница в поляризации превращается в разницу интенсивности. В роли второго поляризатора обычно выступает само же двупреломляющее вещество (опять формулы Френеля). Из-за неоднородности свойств окраска получается радужной. Особенно хорошо она видна на прозрачных штампованных коробочках от аудиокассет и компакт-дисков.

Общая схема: источник света, поляризатор (оконное стекло или плоское стекло светильника, иногда достаточно земной атмосферы), двупреломляющее вещество (пластиковая коробка или тонировочная пленка на стекле), анализатор (второй поляризатор - та же самая пластиковая коробка или стекло), наблюдатель. Если вместо "паразитной" поляризации от стекол использовать два "настоящих" заводских поляризатора, эффект получается потрясающе сильным.

Это явление малоизвестно и в распространенной литературе не описано. Объяснение, которое я сейчас пишу, я экспериментально обнаружил сам на 2-м курсе. Ни один из специалистов, кому я задавал этот вопрос, не был знаком с этим явлением и не знал его объяснения, но все они согласились с моей версией. Эту версию я затем проверил экспериментально, и она действительно подтвердилась.

[MBG]

Спасибо, Gall
2.3. - но ведь обычное оконное стекло не обладает двулучепреломлением?
\\\\Радужная окраска получается из-за разницы в поляризации разных длин волн после прохождения через двупреломляющее вещество.\\\
Не знаю замечали ли Вы, но если мне не изменяет память - раньше радужные пятна на старых автостеклах были видны просто так, при определенном угле зрения и освещении. Плохое стекло давало сильные пятна, покачественнее - меньше.

Как с этим быть?

+ Сорри, перечитал внимательнее: видимо, в случае с автостеклами, поляризатор, двулучепреломлятель  и анализатор - все они в одном флаконе? Там ведь диплексы-триплексы стекло-пленка-стекло, да еще и стекло само как-то стурктурируют?
Хорошо, а вот с оконным стеклом как быть? Неужели они тоже обладают двулучепреломлением?

+ Вопросы снимаю, кажется примерно ясно стало. Оконное задает некую начальную поляризацию, которая потом по Вашей схеме уже на триплексе автостекла работает так как Вы написали.

Сейчас взял поляризационный фильтр, Солнце, направил на лобовое - эффекта не увидел, видимо просто неверно собрал всю троицу.

[Gall]

Спасибо, Gall
2.3. - но ведь обычное оконное стекло не обладает двулучепреломлением?

Оконное не обладает, а вот специальное уже может.

Сорри, перечитал внимательнее: видимо, в случае с автостеклами, поляризатор, двулучепреломлятель  и анализатор - все они в одном флаконе? Там ведь диплексы-триплексы стекло-пленка-стекло, да еще и стекло само как-то стурктурируют?

Да-да. Именно пленка дает сильнейший эффект. И та, что в триплексе, и та, которой стекло тонируют. Я на обычной пленке от упаковки чая (термоусадочной, в которую снаружи картонную коробку обтягивают) наблюдал эффект вращения поляризации аж на 90 градусов (ну то есть если ее между скрещенными поляроидами поместить, получается прозрачно). Так что я уже никаким эффектам в пленках не удивляюсь, а полимерных деталей в оптике побаиваюсь. Мало ли.

Со стеклами автомобиля все еще сложнее, потому что свет может войти через одно окно, а выйти через другое, причем несколько раз переотразившись в салоне.

Хорошо, а вот с оконным стеклом как быть? Неужели они тоже обладают двулучепреломлением?

Оконное само по себе никогда и не дает радуги. Радужная окраска получается на пластиковых предметах, освещенных прошедшим через окно светом.

Хорошо, а вот с оконным стеклом как быть? Неужели они
Сейчас взял поляризационный фильтр, Солнце, направил на лобовое - эффекта не увидел, видимо просто неверно собрал всю троицу.

Легче всего наблюдается на таких комбинациях:

поляроид + коробочка компакт-диска + поляроид (радужная окраска)
поляроид + упаковочная пленка + поляроид (резкое вращение поляризации, смена черного на белый и наоборот)
поляроид + кусок природной слюды + поляроид

Кустарные варианты: многие солнцезащитные очки являются линейными поляризаторами, излучаемый ЖК-экранами свет обычно линейно поляризован. Хорошие поляризаторы используются фотографами.

Вообще явление очень частое, но, как обычно, сначала его проще поймать на гарантированной комбинации, а потом уже варьировать условия.

ВАЖНО! Если используется поляризационный фильтр для фотоаппарата, он может оказаться "циркулярным" (со встроенной четвертьволновой пластинкой). Такой фильтр надо класть обязательно "наружной" стороной к пленке/коробочке, а "внутренней" (той, которая с резьбой для объектива) - наружу. Толстые или искривленные предметы дают радугу, тонкие пленки - однородный цвет (часто просто черно-белый или темно-синий).

У этой штуки есть практическое применение. Если из прозрачной пластмассы (оргстекла) сделать макет какой-нибудь детали и поместить между скрещенными поляроидами, то при приложении нагрузки по радужной картине будет видно распределение механических напряжений в макете.

[MBG]

Да, спасибо. Я тут один небольшой опыт ставлю, со стеклами, пока картинка не складывается. Надо подумать.

[Gall]

Явления, с которым двупреломление можно легко спутать:
* интерференция в тонких пленках
* дифракция на царапинах на поверхности (после шлифовки)
Характерный признак двупреломления - при повороте одного из поляризаторов (второй неподвижен) цвета меняются на дополнительные. Дифракция зависит от угла зрения, но не от поляризации. Интерференция в тонких пленках не зависит вообще ни от чего, но исчезает при нарушении пленки, в том числе при смачивании или покрытии лаком поверхности, если пленка на поверхности.

Еще двупреломление сильно связано с деформациями и вообще с формой предмета, поэтому на изгибах и вблизи выступов и отверстий характер радужных полос меняется (обычно полосами вдоль изгиба, кругами вокруг отверстия и т.д.); это косвенный признак явления.

[MBG]

Да, Gall, спасибо, пока задачка не дается. Вроде просто все - а непонятно.

Пришел гелийнеон из Германии. БП 220В слегка потрескивает, шьет где-то высокое, но не критично, работает. Лазер почему-то работает в импульсном режиме, это сказывается просадка напряжения в БП из-за пробоя или это его нормальный рабочий режим?

Чуда не случилось, скорее добавилось вопросов.
а) ставлю синий фильтр, с небольшим пропусканием в красном - вижу фиолетовый луч. Что это значит? Он что, фонит по всему диапазону? На указке вижу ослабленный красный, как и положено.

а) я по-прежнему не вижу той картинки, которую дает старая указка, ГН дает примерно то же, что и новые китайские лазеры.
Если светить лазером в глаз, то старая указка без оптики дает очень тонкий отрезок размером примерно 1 см толщиной 0,1-0,2 мм, в середине которого яркая точка размером 0,3-0,5 мм. Такая картинка видна вне зависимости от расстояния, с которого смотреть.
Новые китайцы и ГН дают точку только на определенном расстоянии, в зависимости от настройки оптики. Если убрать оптику, то видно пятно явно оптического происхождения. Такое впечатление что в новых китайцах и ГН на выходе уже стоит какая-то встроенная оптика, а в старой указке на кристалле ее нет вообще.

[Gall]

Да, Gall, спасибо, пока задачка не дается. Вроде просто все - а непонятно.

Пришел гелийнеон из Германии. БП 220В слегка потрескивает, шьет где-то высокое, но не критично, работает. Лазер почему-то работает в импульсном режиме, это сказывается просадка напряжения в БП из-за пробоя или это его нормальный рабочий режим?

Просадка. Гелий-неоновые всегда непрерывны. Возможно, БП шьет, после чего срывает защиту.

а) ставлю синий фильтр, с небольшим пропусканием в красном - вижу фиолетовый луч. Что это значит? Он что, фонит по всему диапазону? На указке вижу ослабленный красный, как и положено.

Трубка гелий-неонового лазера в бока светит оранжевым, иногда (особенно у старых лазеров) со значительной примесью голубого. Это излучение некогерентно. Разумеется, его часть попадает и на выход трубки. Обычно оно не мешает, т.к. очень слабое и сильно расходящееся. Избавиться от него легко - достаточно поставить лазер на некотором расстоянии от установки. Тогда когерентный луч это расстояние преодолеет, а некогерентная паразитная подсветка - нет. А можно просто взять красный фильтр.

У указки, кстати, тоже есть паразитная подсветка, но она тоже красная, поэтому ее труднее заметить.

а) я по-прежнему не вижу той картинки, которую дает старая указка, ГН дает примерно то же, что и новые китайские лазеры.
Если светить лазером в глаз, то старая указка без оптики дает очень тонкий отрезок размером примерно 1 см толщиной 0,1-0,2 мм, в середине которого яркая точка размером 0,3-0,5 мм. Такая картинка видна вне зависимости от расстояния, с которого смотреть.
Новые китайцы и ГН дают точку только на определенном расстоянии, в зависимости от настройки оптики. Если убрать оптику, то видно пятно явно оптического происхождения. Такое впечатление что в новых китайцах и ГН на выходе уже стоит какая-то встроенная оптика, а в старой указке на кристалле ее нет вообще.

Может быть. Но тогда я неверно понял, о какой именно картинке идет речь.

[Gall]

Сейчас еще сообразил. Возможная причина нестабильной работы He-Ne, особенно если голубым заметно светит - лазер старый и долго лежал без эксплуатации. В блоке питания, стало быть, срабатывает разрядник - трубка "строптивая" и требует более высокого напряжения, чем обычно. Исправляется легко - тренировкой трубки (просто включить и дать поработать часок). При этом вся грязь из рабочего объема высаживается на стенки и в геттер, и лазер начинает работать как следует.

В особо тяжелых случаях (лазер трудно стартует, синего много) рекомендуется засунуть трубку в мешок с гелием и дать там полежать подольше.

[MBG]

Gall, мешка с гелием у меня видимо нету, а вот дать час поработать я конечно смогу. Час или чем больше тем лучше?
Вообще он светит красным, я бы и не увидел побочки если бы не фильтр - после него лазер фиолетовый. Старая указка после этого де фильтра светит ослабленным исходным красным.
Так БП может шить просто из-за старости лазера, по причине ненормативной нагрузки?

Картинка у старой указки в точности такая как я написал:
Если светить лазером в глаз, то старая указка без оптики дает очень тонкий отрезок размером примерно 1 см толщиной 0,1-0,2 мм, в середине которого яркая точка размером 0,3-0,5 мм. Такая картинка видна вне зависимости от расстояния, с которого смотреть (с учетом конечно диафрагмирования выходным отверстием).

Новые китайцы и ГН дают точку только на определенном расстоянии, в зависимости от настройки оптики. Если убрать оптику, то видно пятно явно оптического происхождения. Такое впечатление что в новых китайцах и ГН на выходе уже стоит какая-то встроенная оптика, а в старой указке на кристалле ее нет вообще.
То есть новые китайцы и ГН дают что угодно, но только не малую точку (если не брать во внимание отрезок) на любом расстоянии, как это происходит с указкой.

[Gall]

Gall, мешка с гелием у меня видимо нету, а вот дать час поработать я конечно смогу. Час или чем больше тем лучше?

Пока не заработает стабильно - в пределах разумного. В паспортах на разные приборы пишут время тренировки от 20 минут до 2 часов, и, похоже, пишут зачастую от фонаря. Обычно хватает примерно получаса.

Мешок с гелием - крайнее средство, к тому же довольно бесполезное. Восстанавливать газовый состав внутри лазера сквозь стекло, надеясь на диффузию, вообще сомнительно. Оно просто относительно доступно. Для него не нужен чистый газ, годится гелий от воздушных шариков - оттуда его и берут (надувают вместо шарика мешок или у уличного торговца, или из баллончика "набора для праздников"). Но если почему-то с этим есть трудности, то и не надо. Толку мало.

Вообще он светит красным, я бы и не увидел побочки если бы не фильтр - после него лазер фиолетовый. Старая указка после этого де фильтра светит ослабленным исходным красным.

Так и должно быть. Если синий мешает, ослабляйте луч либо нейтрально-серым фильтром, либо сыграйте на некогерентности побочки. Если в установке будет использоваться любая дифрешетка или преломляющая призма, она автоматически все паразитное излучение уберет. Короткофокусная линза это тоже делает.

Так БП может шить просто из-за старости лазера, по причине ненормативной нагрузки?

Может. (Или если просто БП не от того типа лазера). Точнее говоря, дело не в старости (изношенности) лазера, а в долгом хранении - лазер "застоялся". Вы аналогичное поведение могли видеть у энергосберегающих лампочек - если лампочка долго хранилась без использования, она часто разгорается не сразу, светит слабо, "капризничает", но со временем это проходит. Это свойство всех вакуумных и газоразрядных приборов, лазер не исключение.

Картинка у старой указки в точности такая как я написал:
Если светить лазером в глаз, то старая указка без оптики дает очень тонкий отрезок размером примерно 1 см толщиной 0,1-0,2 мм, в середине которого яркая точка размером 0,3-0,5 мм. Такая картинка видна вне зависимости от расстояния, с которого смотреть.

Точка - мода TEM00, линия образована высшими модами.

Новые китайцы и ГН дают точку только на определенном расстоянии, в зависимости от настройки оптики. Если убрать оптику, то видно пятно явно оптического происхождения. Такое впечатление что в новых китайцах и ГН на выходе уже стоит какая-то встроенная оптика, а в старой указке на кристалле ее нет вообще.

Или просто у него дырка больше.

Диаметр точки, в которую фокусируется любой луч света, при данной длине волны зависит только от угла, под которым луч сходится в эту точку (т.е. от параметров линзы). Чем острее угол, тем меньше точка (и тем больше расходимость луча за этой точкой).

[MBG]

Написал пост как раз про шарики, вспомнил что там тоже вроде гелий, но он улетел куда-то, ладно, примерно с гелием понятно.

Часа два поработать дам, техпараметры БП и трубки сверю.

Насчет точки и отрезка в старой указке я думал что отрезок - это щель между кристаллами, нет?

И однако, не понимаю как мне получить на ГЕНЕ такую же точку как на указке. Теория о диаметре луча и прочем понятна и логична, но факт в том, что я вижу собственными глазами в указке: микроточка на любом (разумном) расстоянии (0 - 1 метр, дальше просто сложно увидеть что там) . А в других лазерах - да, все так как Вы описываете. Видимо придется лезть смотреть конструктив как-то. Проблема в том, что мне нужна именно эта точка, с нее вся история и началась, можно сказать.

Еще вопрос - ограничено ли время непрерывной работы ГеНе? И не повредит ли ему этот импульсный режим?

По повод у побочного излучения - поскольку светим в глаз, то не хотелось бы иметь неконтролируемое излучение, которого неизвестно сколько и в каком оно диапазоне, особенно если оно куда-нибудь в УФ или ИР уйдет.

[Gall]

Насчет точки и отрезка в старой указке я думал что отрезок - это щель между кристаллами, нет?

Нет. Там кристалл один, щелей нет, но генерирующий участок прямоугольной формы. Поэтому луч овальный в той или иной степени, а чаще всего тонкий эллипс. Сам кристалл очень маленький, поэтому луч сильно расходится, но потом сразу же собирается линзой.

И однако, не понимаю как мне получить на ГЕНЕ такую же точку как на указке. Теория о диаметре луча и прочем понятна и логична, но факт в том, что я вижу собственными глазами в указке: микроточка на любом (разумном) расстоянии (0 - 1 метр, дальше просто сложно увидеть что там) . А в других лазерах - да, все так как Вы описываете. Видимо придется лезть смотреть конструктив как-то. Проблема в том, что мне нужна именно эта точка, с нее вся история и началась, можно сказать.

А попробуйте телескоп. Я не знаю, насколько далеко сейчас теоретический предел расходимости, и, судя по вашим словам - далеко. Попробуйте схему телескопа Галилея или Кеплера - длиннофокусной линзой соберите луч в точку (конус), и сразу около точки короткофокусной расширьте (в цилиндр). Можно взять пару линз от DVD - большую (внутреннюю) и маленькую (наружную), они дадут сжатие примерно в 10 раз. Если

Еще вопрос - ограничено ли время непрерывной работы ГеНе?

Нет. Есть паспортный срок службы (ресурс) - тысячи часов. На практике лазеры обычно работают намного дольше.

И не повредит ли ему этот импульсный режим?

Не должен, но лучше все-таки устранить причину. За блок питания страшно, мало ли.

По повод у побочного излучения - поскольку светим в глаз, то не хотелось бы иметь неконтролируемое излучение, которого неизвестно сколько и в каком оно диапазоне, особенно если оно куда-нибудь в УФ или ИР уйдет.

Спектр этого излучения предсказуемый и безопасный - примерно такой же, как у неоновой лампочки. Если ослаблять луч нейтрально-серым фильтром, или же за счет малого отражения от прозрачного стекла, то паразитное излучение ослабнет вместе с лучом. Оно и так слабее в тысячи раз. Вы его видите только потому, что луч сильно ослабляете фильтром, который пропускает синий.

В любом случае ПОЛНУЮ очистку от любого паразитного излучения можно сделать пространственным фильтром, а от далеких длин волн - призмой или дифракционной решеткой. Лишнее излучение тогда пойдет просто в другую сторону.