为使 He-Ne 激光器的相干长度达到 1 , (km),它的单色性 Delta lambda / lambda_0 应是多少?
为使 He-Ne 激光器的相干长度达到 $1 \, \text{km}$,它的单色性 $\Delta \lambda / \lambda_0$ 应是多少?
题目解答
答案
解析
本题考查的是激光相干长度与单色性之间的关系,解题的关键在于利用相干长度公式进行推导计算。
步骤一:明确相干长度公式
已知相干长度公式为 $L_c = \frac{\lambda_0^2}{\Delta \lambda}$,其中 $L_c$ 表示相干长度,$\lambda_0$ 是激光的中心波长,$\Delta \lambda$ 是激光的波长范围。
步骤二:推导 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0}$ 的表达式
为了得到 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0}$ 的表达式,我们对相干长度公式 $L_c = \frac{\lambda_0^2}{\Delta \lambda}$ 进行变形。
等式两边同时乘以 $\Delta \lambda$,得到 $L_c \Delta \lambda = \lambda_0^2$。
然后等式两边再同时除以 $L_c \lambda_0$,可得 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} = \frac{\lambda_0}{L_c}$。
步骤三:确定相关参数的值
对于 He - Ne 激光器,其中心波长 $\lambda_0 = 632.8 \, \text{nm} = 632.8 \times 10^{-9} \, \text{m}$,题目要求的相干长度 $L_c = 1 \, \text{km} = 10^3 \, \text{m}$。
步骤四:计算 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0}$ 的值
将 $\lambda_0 = 632.8 \times 10^{-9} \, \text{m}$ 和 $L_c = 10^3 \, \text{m}$ 代入 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} = \frac{\lambda_0}{L_c}$ 中,可得:
$\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} = \frac{632.8 \times 10^{-9}}{10^3} = 6.328 \times 10^{-10}$
按照题目要求保留三位有效数字,所以 $\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} \approx 6.33 \times 10^{-10}$。