מדידה של צורות מצב כלדני בשיטת מנוף אופטי

הליך זה יכול לספק מבט ברור לקביעת צורת מצב Chladni באמצעות שיטת הידית האופטית. השיטה המוצעת היא גישה פשוטה למדי כדי לקבוע כמותית את צורת מצב Chladni בעלות נמוכה מאוד. ידע במשוואה דיפרנציאלית חלקית ושיטת היסוד הסופי חשוב לביצוע מוצלח של ההליך.

כדי להקים את מערכת הרטט, לרכוש שני 1mm עבה מראות לוחות אקריליים עגולים בקוטר 150mm ו 200mm קטרים בהתאמה. לקדוח חור בקוטר 3 מ"מ במרכז כל צלחת, ולסמן כמה נקודות כל 5mm לאורך רדיוס שרירותי. חבר כל לוחית לבר ההנעה של הוויברטור עם בורג בנקודת האמצע, ולהשתמש במחולל צורת גל כדי לנהוג בוויברטור עם גל סינוס.

כדי לרכוש את תדר תהודה, השתמש בעט הלייזר כדי להקרין בניצב את קרן הלייזר ממרחק של 120 מ"מ אל הלוח הרוטט, כך שהקרן משתקפת למסך האור 500 מ"מ מרחוק. הזז במהירות את עט הלייזר לאורך הכיוון בניצב לאורכו כדי לסרוק מעל הקוטר, בעוד מחולל האותות משנה ללא הרף את תדרו. כאשר אורך הספוט נמתח באופן משמעותי לאורך הקוטר, וחלק מהנקודות כמעט ללא הרחבה מופיעות, התחל לסרוק את טווח התדרים המסוים לאט, ולקבוע את התדירות שבה הנקודה מתרחבת באופן ברור ביותר.

כדי להכין את נתיב האור ואת מערכת המדידה, מקם את מסך האור במקביל ללוח הרטט וסמן את המרחק עם סרגל מטר. לאחר מכן, באמצעות 500mm כמרחק ההתחלה, מניחים את עט הלייזר כדי להקרין את הקרן בניצב על הלוח, כך הקרן משתקפת למסך האור במרחק, לוודא כי סימן עשה בעבר ניתן לסרוק בזמן עט הלייזר נע. כדי להשיג מדידה ניסיונית, הפעל את מחולל האותות, והגדר את תדר העירור לתדר תהודה שבו הנקודה התרחבה באופן ברור ביותר.

עוצמת האות צריכה להיות קטנה ככל האפשר ברגע שנקודה האור במסך האור גדולה מספיק כדי להיות מוקלטת. כוונן את עט הלייזר כך שנקודת האירוע חופפת לסמן הראשון, כלומר, עם הסמן הקרוב ביותר לנקודה הקבועה של הלוח, והזז את המסך מ- 500 מ"מ ל- 1000 מ"מ, מדידת אורך הספוט מהמסך כל 50 מ"מ. לאחר מכן התאימו את עט הלייזר כדי להפוך את נקודת האירוע הסמוכה לסמן הבא, וחזרו על המידות מ-500 מ"מ ל-1000 מ"מ כפי שהוכח זה בלבד.

כאשר נמדדו כל נקודות האירוע, חזור על המדידה עם הלוח האקרילי בקוטר הגדול הבא. תדירות העירור שיכולה לרגש תבנית כלאדני צירית נקבעת באמצעות בדיקת תדירות גורפת. קוטר צלחת גדול יותר מתואם עם גמישות צלחת גבוהה יותר.

תחת תדר תהודה המתאים, אורך נקודת האור על מסך האור של לוחות שונים ניתן למדוד ולהקליט. התוויית נתונים אלה מאפשרת השוואה בין צורות המצב של לוחות שונים. ההיבט החשוב ביותר של הליך זה הוא קבלת נתונים מדויקים בעת מדידת אורך הספוט, גם כאשר נתונים אלה קובעים את הדיוק של הניסוי כולו.

שיטה זו יכולה לשמש גם כדי לקבוע צורות מצב לא צירי-סימטרי במילה מינורית, כדי יהלומים לעקוב אחר היופי של דפוסי Chladni.