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 
یک مترلیزری بسازید!..............................................................................................اپتیک هندسی/اندازه گیری

 

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

 

 

یک متر لیزری بسازید!

اندازه گیری فاصله با استفاده از لیزر به روش هندسی


 

مقدمه:

اندازه­ گیری آسان و دقیق فاصله ها، یکی از نیازهای مهندسان است. امروزه این فاصله­ سنجی با استفاده از روش­های مختلفی متداول شده اما در این میان توانایی لیزر در تعیین موقعیت هدف با دقت بالا و سرعت بالا غیر قابل انکار است چون حتی درمسافت های طولانی نیز، واگرایی آن اندک است. روش های مختلفی برای فاصله سنجی با لیزر وجود دارد که عمده آنها عبارتند از:روش زمانی- روش تداخل سنجی- روش هندسی.

 

در شکل زیر چیدمانی از سیستم فاصله سنجی به روش هندسی ارائه شده است.

 

 

 

همان طور كه ملاحظه مي كنيد باريكه ليزر وارد يك تقسيم كننده 50/50 شده، نيمي از آن عبور کرده و نيم ديگر آن به سمت هدف بازتاب مي كند (باريكه مرجع). تقسيم كننده در زاويه 45 درجه تعبیه شده به طوري كه باريكه بازتابي و عبوری با هم زاويه 90 درجه میسازند. نور عبوري در فاصله يك متري به يك آينه چرخان كه بر روي يك نقاله سوار است برخورد  مي كند. درصورتیکه پرتو بازتاب شده از آينه نیز به سمت هدف كه در فاصله عمودي از ليزر قرار دارد نشانه گيری شود، مي توان با استفاده از زاويه اي كه نقاله نشان مي دهد فاصله عمودي هدف تا ليزر را تعيين كرد:

هدف:

در این آزمایش قصد داریم با فاصله­ سنجی لیزری به روش ساده هندسی آشنا شویم. اساس کار این آزمایش تاباندن نور لیزر به هدف از دو موقعیت مختلف است به ترتیبی که یک  پرتو عمود و دیگری از فاصله معین و بصورت مایل به هدف تابانده میشود. سپس مثلث بین دو نقطه و هدف را رسم کرده و فاصله­ سنجی با اندازه­ گیری زاویه و ضلع قاعده مثلث قائم­ الزاویه انجام می­شود.

چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

برای اینکه بتوانیم فاصله یک شی را با استفاده از یک لیزر و محاسبات ساده هندسی تخمین بزنیم به اقلام زیر نیاز داریم:

- لیزر با پایه مناسب

- یک نیم آینه و یک آینه با پایه مناسب

- نقاله

برای انجام علمی تر آزمایش و افزایش دقت این روشها به شما کمک می کند:

- موازی کردن پرتو لیزر با میز

آزمایش :

- ابتدا نیم آینه را با زاویه 45 درجه مقابل باریکه لیزر قرار دهید بطوریکه پرتو بازتابیده به هدفی که در راستای عمود بر آن قرار دارد، بتابد. دقت کنید که پرتو لیزر موازی با سطح باشد. برای تنظیم ارتفاع لیزر نیز میتوانید مقداری خمیر قابل انعطاف زیر آن بگذارید.

- چون هر دو سطح نیم آینه بازتابنده اند، دو لکه بر روی هدف مشاهده میکنید. برای بالابردن دقت آزمایش، با استفاده از یک مانع، مسیر باریکه باز تابیده از سطح دوم نیم آینه را سد کنید.

- حال یک آینه در پشت نیم آینه و در امتداد لیزر قرار دهید تا پرتو عبوری از نیم آینه، به آن بتابد.


 

 

- آینه را بقدری بچرخانید که پرتو بازتابیده از آن نیز بر روی هدف بتابد. برای تنظیم پرتو بازتابیده در راستای عمود، میتوانید از خمیری که در پشت آینه و به تکیه گاه چسبانده شده استفاده کنید. با فشردن سطح آینه به خمیر، میتوانید زاویه آن را با سطح تغییر دهید


 

 

 

 

- زاویه آینه دوم را از روی نقاله بخوانید و فاصله آینه تا نیم آینه (L) را نیز با خط کش اندازه بگیرید.

- با استفاده از رابطه tan ϴ = x / L فاصله هدف را محاسبه کنید.

 

 

به چه کار می آید:

فاصله سنج های لیزری در ادوات نظامی، محاسبات مهندسی و برخی ورزشها مثل گلف و تیراندازی و... کاربرد دارند.


سؤال پیشنهاد ونکته:

حداکثر و حداقل فواصلي كه با استفاده از اين سيستم مي توان با دقت اندازه گرفت چقدر است؟

- به نظر شما چه عواملی دقت سيستم ما را محدود مي كند؟

- با توجه به شکل بالا اگر صفر نقاله در قسمت رو به پائین باشد و نشانه 35 درجه را نشان بدهد، در رابطه (1) باید چه مقداری برای θ قرار بدهیم؟

- اگر فاصله لیزر تا آینه 2 متر و زاویه ای که نقاله نشان می دهد 15 درجه باشد، فاصله ی شیء تا تقسیمگر چه مقداری را داشته است؟

- برای افزایش دقت چه پارامترهایی را در این آزمایش مهم هستند ؟لازم به ذکر است که اندازه گیری زاویه  و اندازه گیری فاصله بین آینه ونیم آینه مهم هستند.

- کمترین وبیشترین فاصله هایی که میتوانید با این ابزار اندازه گیری کنید را تخمین بزنید و دقت آن را اندازه بزنید؟

فکر می کنید چطور می توانید این سیستم را اتوماتیک کنید تا بدون محاسبه فاصله اندازه گیری شود.


آزمایشهای مرتبط:

چگونه میتوانید ارتعاش محیط اطرافتان را ببینید؟

این آینه چقدر چرخیده است؟

 

 

بیشتر بدانید:

فاصله سنجی لیزری – تقسیم کننده نور

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بازگشت


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