يكشنبه, 27 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 
لکه های سوسوزن لیزر............................................................................................پیسه های لیزری

 

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


 

لکه های سوسو زن لیزر

پیسه های لیزری

 

 

مقدمه:

آیا تا کنون به تابش پرتو لیزر بر روی دیوار دقت کرده اید؟ بخصوص وقتی که نور لیزر واگرا شده و دیوار را روشن می کند کاملا با تاباندن یک چراغ قوه به دیوار متفاوت است.

اگر زمانی که نور لیزر تابیده بر روی صفحه ی کاغذ، دیوار و یا پرده واگرا شده، به آن نگاه کنید، متوجه سوسو زدن نور خواهید شد. در واقع وقتی که نور لیزر روی سطح دیوار (یا هر سطح دیگری) پخش شده باشد، لکه های روشن و تاریکی در نور بازتابی از سطح دیوار دیده می شوند که با تکان دادن سر و یا جابجا شدن بیننده، آنها نیز جابجا میگردند. این لکه ها را پیسه های لیزری می نامند.

 

 

شاید وجود این لکه ها به نوعی نشان دهنده این باشد که منبع نور تابیده لیزر است چون این لکه ها بخاطر همدوسی نور لیزر و تداخل پرتوهای بیشمار بازتابی از دیوار ایجاد می شود. همدوسی فضایی و زمانی نور لیزر به قدری است که باعث می شود پرتوهائی که از قسمتهای مختلف دیوار به یک نقطه می رسند با یکدیگر تداخل کرده و در محل تلاقی، لکه ای روشن و یا تاریک را ایجاد نمایند. این پدیده در مورد نورهای غیر لیزری رخ نخواهد داد، زیرا همدوسی در آن حد نیست که بتواند ارتباط فازی میان پرتوهای مختلف رسیده به یک نقطه را به میزان قابل توجهی ثابت نگه دارد. البته اگر منبع نور خیلی ریز باشد بخاطر وجود همدوسی فضایی می توان نوعی سو سو زدن را انتظار داشت. این مسئله را در نور ستاره ها تجربه می کنیم. در مورد پرتوهای لیزری، تداخل می تواند در هر نقطه از فضا رخ دهد و در واقع این لکه ها نه بر سطح پرده، بلکه در تمام نقاط فضای مقابل آن ایجاد شده اند. افراد نزدیک بین و دوربین بدون استفاده ازعینک نیز چنین صحنه ای را کماکان واضح مشاهده خواهند کرد، هر چند اندازه ی آنها متفاوت خواهد بود. تغییر در اندازه به این علت است که شخص نزدیک بین تنها قادر است که لکه ها ی نزدیک به  چشم خود را مشاهده کند و شخص دوربین لکه های دورتر را می بیند و لذا اندازه ی لکه ها ونحوه حرکت آنها متفاوت خواهد بود.

در کل دو نوع پیسه لیزری داریم: یکی وقتی نور لیزر واگرا شده و به یک سطح پخشنده بتابد و پیسه ها در فضای اطراف تشکیل شده و چشم آنها را روی شبکیه تصویر می کند که منجر به حرکت آنها با حرکت سر هستیم. و دیگری وقتی که لکه کانونی شده لیزر را روی سطح مات عبوری یا بازتابی بتابانیم و در بازگشت شاهد تصویر شدن پیسه ها روی پرده در فاصله مشخص هستیم. پیسه های نوع اول سوسو می زنند و با حرکت سر حرکت می کنند ولی پیسه های نوع دوم روی پرده ثابت هستند و با تغییر سطح پخشنده و یا جابجایی آن تغییر وضعیت می دهند.


هدف:

وقتی که پرتو لیزر تابیده شده به سطحی مانند کاغذ یا دیوار می تابد در تمام جهات پخش میشود. همدوسی بالای نور لیزر باعث می شود که پرتوهای بازتابی از دیوار در هرنقطه از فضا با هم تداخل کنند و برهم نهی آنها سازنده یا مخرب باشد و نهایتا لکه ای روشن یا تاریک در فضا ایجاد کنند. چشم ما با توجه به وضعیتش می تواند برخی از لکه ها را تطبیق داده و واضح ببیند. در این ازمایش با اهمیت این لکه ها و نقش آنها در برخی اندازه گیری ها آشنا می شویم .


چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

پیسه های لیزری با روشن کردن لیزر و تاباندن آن به هر سطحی بخصوص وقتی که واگرا شده باشد، قابل مشاهده است. برای بررسی این پدیده به اقلام زیر نیاز داریم:

-لیزر با پایه مناسب

-یک تکه فویل آلومینیوم

-عینک دوربین و نزدیک بین

-عدسی واگرا و همگرا


آزمایش:

- ابتدا لیزر را روی پایه ای مستقر کرده و عدسی آن را خارج کنید تا پرتو بصورت واگرا روی پرده تابیده شود. حال با روشن کردن لیزر، پیسه ها قابل مشاهده خواهند بود.

 

 

- روی پرده، سطوح صاف و زبر مختلفی را قرار دهید. می بینید که شکل کلی پیسه ها برای تمامی سطوح یکسان و اندازه ی آنها شبیه یکدیگر است. ولی در این سطوح بسته به مقدار زبری، کنتراست یا نمایانی این لکه ها متفاوت خواهد بود.

- در مرحله بعد، اثر فاصله شما تا پرده یا دیوار قابل بررسی است. هنگامی که از دیوار دور یا به دیوار نزدیک می شوید، پیسه ها را ارزیابی کنید. خواهید دید که هرچه دورتر شوید، پیسه ها درشتر و هرچه نزدیکتر شوید، پیسه ها کوچکتر می شوند. بنحوی که اگر از فاصله ی خیلی نزدیک دیوار را مشاهده کنید، پیسه ها خیلی ریز خواهند شد.

- حال در یک فاصله مستقر شوید و اثر قطر مردمک چشم را بررسی کنید. مقابل چشم خود یک روزنه ی خیلی کوچک مانند سوراخ ایجاد شده در فویل آلومینیوم نگه دارید و از درون آن به پیسه ها نگاه کنید. می بینید که پیسه ها درشت تر خواهند شد.

- در این مرحله، یک بار با استفاده از عینک و بار دیگر بدون عینک به پیسه ها نگاه کنید. در صورتیکه  چشم شما نزدیک بین باشد، با برداشتن عینک و  حرکت دادن سر، شاهد خواهید بود که پیسه ها در جهتی مخالف حرکت سر شما حرکت می کنند و اگر چشم شما دوربین باشد، عکس این موضوع اتفاق خواهد افتاد. اگر چشم شما سالم است، می­توانید با قرار دادن یک عینک مثبت، یک عدسی همگرا یا یک ذره بین، وضعیتی مشابه یک چشم نزدیک بین را تداعی کنید. حال با قرار دادن یک عدسی واگرا می توانید این وضعیت را تصحیح کنید. در نتیجه ی در این وضعیت، شما همانند یک فرد نزدیک بین بدون عینک می توانید شاهد حرکت پیسه ها در خلاف جهت سر خود باشید. برعکس اگر یک عینک واگرا و یا  یک عدسی واگرا  را به چشم می زنید، شاهد حرکت پیسه ها در جهت حرکت سر خواهید بود.


آزمایش (پیشرفته تر):

علاوه بر این می توانید شاهد نوع دیگری از پیسه ها باشید که روی پرده ثبت می شوند. مثلاً اگر لیزر را به یک شیشه ی مات یا یک کاغذ کالک بتابانید، پشت آن شیشه یا کاغذ شاهد پیسه هایی خواهید بود که با دور کردن پرده ی پشتی از کاغذ، درشت تر می شوند. با ثابت کردن پرده ی پشتی و کانونی کردن لیزر نیز می توانید شاهد تغییر اندازه ی پیسه ها باشید. اندازه پیسه ها به اندازه لکه کانونی شده لیزر روی سطح مات بستگی دارد. هر چه لکه لیزر ریزتر کانونی شده باشد، پیسه های درشت تری ایجاد می کند.

- ابتدا عدسی لیزر را روی آن نصب کنید بطوریکه لیزر به صورت یک لکه ای نورانی روی کاغذ کالک یا شیشه بیفتد.


 

-  عدسی لیزر را با کمک پیچ مربوطه تنظیم کرده و بدین طریق اندازه لکه کانونی شده لیزر را کم و زیاد کنید. اگر این لکه در کوچکترین ابعاد خود قرار داشته باشد یعنی کانونی شده و لذا  بزرگترین پیسه ها را در پرده پشت صفحه ایجاد می کند. دقت داشته باشید که برای مشاهده پیسه ها، کاغذ کالک باید به اندازه کافی از لیزر دور باشد. این پیسه ها سوسو نمی زنند و با حرکات دادن سر تکان نمی خورند چون بجای اینکه در فضا و سپس روی شبکیه چشم تصویر شوند روی پرده ایجاد می شوند. می توانید بدینوسیله از کانونی شدن لیزر روی سطح مات اطمینان حاصل کنید و حتی اندازه لکه لیزر را روی سطح مات در این حالت بدست آورید.


به چه کار می آید:

از بررسی پیسه های لیزری در اندازه گیری قطر ظاهری ستارگان، مطالعه و اندازه گیری زبری سطوح، مطالعه ابیراهی اپتیکی، سنجش جابجایی محوری، جابجایی، چرخش یا لرزش یک شی پخشنده و ...بهره می گیریم.

امکان اندازه گیری لکه کانونی لیزر روی سطح مات بوسیله پیسه های لیزری می باشد که برای بدست آوردن کوچکترین لکه یا کانونی ترین وضعیت می توان از آن استفاده کرد.


سؤال، پیشنهاد ونکته:

- می توانید راجع به علت تشکیل پیسه ها و ارتباط عوامل مختلفی که ذکر شد فکر کنید و رابطه به دست بیاورید.

- راجع به کاربرد هر دو نوع پیسه ها با توجه به وابستگی های ابعادی آنها فکر کنید. بطور مثال می توان حرکت اجسام را توسط پیسه ها ثبت کرد.

- برای ارزیابی زبری سطح با توجه به کنتراست پیسه ها راه حل پیشنهاد دهید.

- اگر لیزر واگرا شده را روی یک طبل بتابانید انتظار می رود در مواضعی که حرکت ندارد شاهد پیسه ها باشیم و بقیه مواضعی که ارتعاش می کند پیسه ها دیده نشوند. در نتیجه می توان شاهد مدهای ارتعاش بود.


آزمایشهای مرتبط:

رنگ نور لیزر

بررسی مشخصات لیزر دیودی

 


بیشتر بدانید:

پیسه های لیزری – تداخل – همدوسی – اندازه گیری لیزری

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بازگشت


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