سه شنبه, 01 آبان 1397

به سـایـت هـیـجـان بـا نـور و لـیـزر خـوش آمـدیـد

بـخـش آزمـایـشـگـاه را حـتـما مـشـاهـده کـنـیـد

مـنـتـظـر نـظـرات شـمـا هـسـتـیـم

سوالات خود را از طریق بخش "از متخصص نور بپرس" ارسال کنید

اگر ایده ای دارید در بخش "کار های شما" می توانید برای ما ارسال کنید

 خــــوش آمـــــدیـــــــد 
چگونه میتوانید ارتعاش محیط اطرافتان را ببینید؟.....................................................................بازتاب

 

 

 

 

استفاده از مطالب این سایت، بدون ذکر منبع، مجاز نمی باشد.


چطور می توانید ارتعاش محیط اطرافتان را ببینید؟

بررسی و اندازه گیری ارتعاش محیط با مشاهده بازتاب لیزر از سطح مایع

 

 

 

 

مقدمه:

وقتی نور به سطح یک مایع تابیده می شود، بخشی از آن بازتاب می شود. زاویه بازتاب با زاویه تابش برابر است ولی شدت نور بازتابی به زاویه تابش بستگی دارد. هر چه زاویه پرتوهای فرودی با سطح کمتر باشد یا به عبارتی زاویه بازتاب بیشتر باشد، شدت نور بازتابی بیشتر خواهد شد. البته در صورتیکه منبع نور قطبیده ای مانند لیزر استفاده می شود، باید در نظر داشت که شدت بازتاب به قطبش نور تابشی هم بستگی دارد. برای آشنایی بیشتر با این مفهوم آزمایش مربوط به زاویه بروستر را نگاه کنید. بر اساس این مسئله هرچند در این آزمایش زاویه تابش ممکن است خیلی به عمود نزدیک باشد و اثر قطبش ناچیز باشد ولی برای جلوگیری از احتمال از دست دادن شدت نور بهتر است قطبش نور تابش را موازی سطح بازتابنده یا همان قطبش عرضی انتخاب کنیم.

از آنجایی که زاویه بازتابش همواره برابر با زاویه تابش می باشد، مسلم است که هر تغییری در اندازه زاویه تابش منجر به همان میزان تغییر در زاویه بازتابش خواهد شد بنابراین هرگاه به دلیلی سطح مایع در نقطه فرود پرتو تغییر وضعیت بدهد، زاویه تابش و در نتیجه آن، زاویه بازتاب لیزر نیز تغییر خواهد کرد.

 

 

 

به این ترتیب اگر پرتو لیزر را به سطح مایع مرتعشی بتابانیم، مشاهده خواهیم کرد که به دلیل تغییرات زاویه تابش، بازتاب ازسطح متاثراز ارتعاشات مایع میشود. البته بسته به نوع مایع، این ارتعاش میتواند شدید باشد و یا با حساسیت کمتری اتفاق بیافتد بعنوان مثال آب بسادگی به ارتعاش درمیآید ولی روغن اینرسی بیشتر و ارتعاش کمتری دارد .

 

 

هدف:

در این آزمایش قصد داریم تاثیر ارتعاش سطح مایع را بر روی بازتاب نور لیزر از این سطح نشان دهیم. در صورتیکه پرتوهای بازتابی را ثبت کنیم، می توانیم با کمک روابط ساده مثلثاتی، اطلاعات مفیدی در مورد این ارتعاشات بدست آوریم.


چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

در حالیکه نور لیزر را به لیوان آب می تابانیم، آب را مرتعش کرده و بازتاب نور را از آن ثبت و بررسی کنیم. برای این کار به اقلام زیر نیاز داریم:

- لیزر با پایه مناسب برای تاباندن آن به سطح مایع

- یک ظرف آب یا مایع دیگر


آزمایش:


- یک ظرف آب روی میز  بگذارید .

- لیزر را روی یک سطح قائم به گونه ای نصب کنید که باریکه آن بر سطح مایع بتابد. بازتاب نور لیزر را روی سقف مشاهده خواهید کرد.


 

 

 

- ضربه ای به میز و یا ظرف مایع وارد کنید.وارد کنید .

- می بینید که ارتعاشی که در آب ایجاد می شود. بازتاب را هم به ارتعاش در می آورد. با گذاشتن یک آشکارساز در موضع، میتوان این ارتعاش را کمی کرده و به مطالعه محیط پرداخت.

 

 

 

 

آزمایش پیشرفته تر:


بجای تاباندن پرتو لیزر به سطح مایع، آنرا به یک آینه کوچکی که روی یک عامل ارتعاش نصب شده است، بتابانید. با این روش می توانید تغییر زاویه ناچیز آینه را ارزیابی کنید. استفاده از لیزر به این دلیل پیشنهاد می شود که می تواند تا مسافت طولانی بدون واگرایی منتشر شود. به این ترتیب با ارتعاش آینه، نور لیزر بازتابیده در پرده مقابلش نیز جابجا می­شود و با اندازه­ گیری مقدار این جابجائی می­توان به دامنه تغییرات زاویه آینه پی برد. از لحاظ هندسی به­ راحتی می­توانید این امر را توجیه کنید. جالب است که هرچه که تغییر زاویه کوچک باشد، با افزایش فاصله پرده از آینه می­توان اندازه­ گیری دقیقتری را انجام داد. برای این منظور، به ترتیب زیر عمل کنید:

- لیزر را روی نگهدارنده محکم نصب کنید.

- آینه را روی نگهدارنده ای نصب کنید که می خواهید زاویه سنجی کنید. آینه باید طوری قرار داده شود که نور لیزر روی آن بتابد.

- بازتاب نور از آینه را روی پرده ای بیندازید که بتوانید اندازه گیری جابجائی را روی آن انجام دهید.

- هر نوع ارتعاش در آینه به صورت نوسانات و حرکت نور بازتابی دیده خواهد شد.

- جابجایی نور لیزر را روی پرده اندازه گیری کنید.

- این جابجائی با افزایش فاصله پرده از آینه زیاد خواهد شد به نحوی که زاویه انحراف نور لیزر قبل و بعد از تغییر زاویه یا ارتعاش آینه ثابت می ماند.

- زاویه انحراف نور لیزر دو برابر تغییر زاویه آینه است که خود کمکی برای افزایش دقت اندازه گیری خواهد بود.

- در صورتی که ارتعاش را بررسی می کنید، محدوده ای که لیزر گسترده می شود را اندازه گیری کنید و از آن زاویه ارتعاش را بدست آورید.


*بخش تکمیلی:

- می توانید آینه را روی یک بلندگو نصب کنید و ارتعاشات آنرا با تغیرات صدا بررسی کنید.

- می توانید آینه را روی پنجره نصب کنید یا از بازتاب لیزر از شیشه پنجره استفاده کنید و در فاصله مناسب اثر ارتعاشات محیط مثل گذشتن یک کامیون یا پا کوبیدن به زمین را بررسی کنید.

-  برای ثبت تغییرات می توانید کاغذی با اندازه متناسب با تغییرات را روی پرده بچسبانید و با مداد محدوده ها را علامت گذاری کنید.

- می توانید از صحنه عکس بگیرید و تحلیلتان را دقیق تر کنید.

- اگر ارتعاش را بررسی می کنید تغییرات ارتعاش به صورت نقشهای مختلفی روی پرده می افتد که می توانید این نقشها را تحلیل کنید.

- می توانید آینه را روی یک پل نصب کنید و ارتعاشات را ثبت کنید.

- دقت کنید که هرچه ارتعاشات کمتر باشد دقت نصب آینه و لیزر مهمتر می شود و ممکن است برای یک کار حرفه ای نیاز به ابزار دقیقتری برای نصب داشته باشید چون هرگونه ارتعاش ناشی از نگهدارنده های لیزر یا نگهدارنده آینه روی پرده ثبت خواهد شد.


به چه کار می آید:

بررسی شدت ونوع ارتعاش محیط


سؤال پیشنهاد ونکته:

- آزمایش را با ظرف روغن تکرار کرده و نتیجه را بررسی کنید.

- بجای ضربه زدن به میز از عوامل دیگری برای ارتعاش لیوان استفاده کنید و نظم ارتعاش را بررسی کنید.


آزمایشهای مرتبط:

 

یک متر لیزری بسازید!

این آینه چقدر چرخیده است؟

 

بیشتر بدانید:

بازتاب - آینه

 

 

 

بازگشت


Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info| Info