Полупроводниковый лазер из указки и опыты с ним

Лазерная указка является неплохим и очень дешевым прибором при проведении опытов по оптике в школе. К ее достоинствам следует отнести дешевизну, возможность купить практически в любом магазине безделушек, портативность, низкую потребляемую мощность, легкую смену элементов питания, невысокую цену элементов питания.

Однако у нее есть и недостатки. Элементы питания достаточно быстро разряжаются (не всегда, все зависит от условий эксплуатации), кнопка включения недолговечна и достаточно быстро выходит из строя, плата контроллера питания полупроводниковой головки наипростейшая, хорошо, если для стабилизации и ограничения напряжения стоит транзистор, а то обходятся и парой резисторов. Это не дает возможности стабилизировать ток через полупроводник, а его превышение приводит к быстрой деградации полупроводника головки.

Читать далее »

Поэтому в этой статье я постараюсь описать наименее затратный способ переделки лазерной указки с питанием от батарей в указку с питанием от источника тока с его стабилизацией и возможностью выбора оптимального режима работы.
Лазерная указка конструктивно состоит из корпуса (как правило алюминиевого), внутри находится отсек для трех гальванических элементов по 1,5 В каждый, плата с кнопкой и ограничителем тока и  головка. В головку входит собственно полупроводниковый лазер, пружина, упирающаяся в линзу-коллиматор. Из всей этой конструкции нам понадобится только головка с лазером и коллиматором.
Для создания стабилизатора тока подойдет отечественная микросхема КР142ЕН5А(КРЕН5А) или западный аналог. На данный момент по массогабаритным параметрам эта микросхема выглядит монстром, но что было под рукой, то и использовали.

Основные характеристики микросхемы КР142ЕН5А (КРЕН5А)

Выходное напряжение 5В
Выходной ток 2 А
Максимальное входное напряжение 15 В
Разность напряжения вход-выход 2,5 В
Мощность рассеивания (с теплоотводом) 10 Вт
Точность выходного напряжения ±0.1 В
Диапазон рабочих температур -45…+70 °C

Схема стабилизатора тока

Эта схема конечно не лишена недостатков, но зато она достаточно простая и при эксплуатации ни разу не подвела. При настройке выводим резистор на максимальное сопротивление и подаем на вход напряжение от 7-9 В (больше и не нужно). Вращая движок резистора устанавливаем ток на 25-30 мА. При изменении напряжения на входе ток будет оставаться стабильным. При сборке стабилизатора главное не забыть, что металлический корпус головки соединяется с «плюсом» источника питания, т.е. с подстроечным резистором. Обратное включение может вывезти полупроводник из строя. Кто решит повторить конструкцию на западных аналогах, помните нумерация и назначение выводов не совпадает с КРЕН5А. Смотрите даташит на данные микросхемы.

Ниже немного фото с описанием

Лазер на самодельной плате. Сделано конечно несколько «топорно», но задача была побыстрее сделать. Справа разъем для блока питания и диод, для исключения переполюсовки источника питания.
Луч лазера достаточно яркий для проведения опытов по волновой и геометрической оптике.
Дифракция на дифракционной решетке во всей красе
Дифракционный эффект от скрещивающихся решеток. Такие эффекты иногда применяют фотографы. Для этого перед объективом фотоаппарата помещается специальный дифракционный фильтр.
Классический опыт Юнга — интерференция на двух щелях.
Интерференция на бипризме Френеля.
Отражение и преломления света. Помимо падающего, отраженного и преломленного луча видны и переотраженные повторно лучи. Можно по данным фото найти показатель преломления плексигласа. Источник света находится справа вверху. Подумайте, откуда появился луч, являющийся точным продолжением падающего? Казалось бы нарушение закона преломления налицо.

Один комментарий на “Полупроводниковый лазер из указки и опыты с ним

  1. Круто! Действительно, не понятно, откуда взялся лишний прямой луч на последнем фото?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *