Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Optik havaya yükselme dielektrik nesneleri mikrometre boyutlu lazer ışığı kullanarak levitating bir yöntemdir. Bilgisayarlar ve otomasyon sistemleri, bir deney üzerinde optik havaya yükselme kullanan uzaktan kontrol edilebilir. Burada, biz mevcut olan bir uzaktan kumandalı optik levitation sisteme her ikisi için kullanılan eğitim ve araştırma amaçlı.
Çalışma foton basınç, ışığın kırınım veya elektrik alanlarındaki yüklü parçacıklar hareket gibi birçok temel fiziksel süreçleri çalışma sağlar bir deney sunar. Bu deneyde, odaklı lazer ışını işaret yukarıya doğru havaya kaldırmak sıvı damlacıkları. Damlacıkları yerçekimi kuvveti dengeleri odaklı lazer ışını foton basıncı ile uçurmuş. Lazer ışığı ile aydınlatılan oluşturulan kırınım deseni kapana kısılmış bir damlacık boyutunu ölçmek yardımcı olabilir. Kapana kısılmış damlacık ücretten dikey olarak yönlendirilmiş bir elektrik alanı uygulandığında, hareket inceleyerek belirlenebilir. Uzaktan kontrol edilebilir için bu deneye motive çeşitli nedenleri vardır. Kur normalde mevcut lisans öğretim laboratuarlarında aşıyor için gerekli yatırımları. Deneme sınıf 4, deri ve gözleri için zararlı olan bir lazer gerektirir ve deneme zararlı gerilim kullanır.
Ne zaman o neden bir kuyrukluyıldızın kuyruğunun puan her zaman güneşin uzak açıkladı ışık momentum taşıdığı gerçeği ilk Kepler tarafından önerildi. Hareket ve makroskopik nesneleri tuzak bir lazer kullanımı ilk A. Ashkin tarafından bildirilmiş ve J. M. Dziedzic ne zaman onlar mikrometre havaya kaldırmak mümkün olduğunu gösterdi 1971 yılında dielektrik nesneleri1boyutlu. Kapana kısılmış nesne maruz kalmış bir yukarı doğru yönetmen lazer ışını. Lazer ışını bir parçası olan yerçekimi dengelemek için yeterli bir radyasyon basıncı üzerine empoze nesne üzerinde yansıdı. Işık, çoğu ancak, dielektrik nesnesi aracılığıyla kırılan. Işığın yön değiştirme nesnesinin bir geri tepme neden olur. Geri tepme bir Gauss ışını profili yerleştirilir bir parçacık için net etkisi damlacığı en yüksek ışık yoğunluğu2bölge doğru hareket edecek olmasıdır. Bu nedenle, bir istikrarlı bindirme pozisyon lazer ışını nerede yerçekimi radyasyon basıncı dengeler bir pozisyonda biraz üzerinde odak noktası merkezi oluşturulur.
Optik uçurma yöntemi sıkışıp ve herhangi bir nesne ile temas olmadan kontrol küçük nesneleri sağlar beri farklı fiziksel olaylar levitated damlacık kullanarak okudu olabilir. Ancak, deneme yeniden oluşturulmalı ve okul veya üniversite tüm kurumlar gerekli ekipman gelemez yana ve lazer uygulamalı operasyonda bazı riskleri beri uygulanan iki sınırlamalar sunar.
Uzak Laboratuvarları (RLs) deneysel faaliyetleri için gerçek Labaratuar donanımları için online uzaktan erişim sunar. HBS ilk Internet ve advent ile 90s, sonunda ortaya çıktı ve onların önemi ve kullanım yıllar içinde teknoloji ilerledi ve bazı büyük endişelerine çözüldü3olmuştur gibi büyüyen. Ancak, HBS çekirdek aynı zaman içinde kalmıştır: bir laboratuar, erişim ve kontrol ve deney izlemek için Internet bağlantısı olan bir elektronik cihaz kullanımı.
Uzak kendi doğasından dolayı HBS deneysel faaliyetleri tür deneyler gerçekleştirilmesi ile ilişkili olabilir risklere maruz kalmadan kullanıcılara sunmak için kullanılabilir. Bu araçlar öğrencilerin laboratuar ekipmanları ile çalışma daha fazla vakit geçirmek izin ve dolayısıyla daha iyi laboratuvar becerilerini geliştirmek. Onlar 1) deneysel çalışmaları gerçekleştirmek, 2) HBS üniversiteler arasında paylaşımı tarafından öğrencilere sunulan deneyler Katalog genişletin ve 3) laboratuvar çalışma zamanlaması esneklik artırmak özürlü insanlar için kolaylaştırmak olduğunu HBS diğer avantajları nelerdir, o-ebilmek var olmak kılınmak bu yana beni aradığında, evine bir Fizik Laboratuvarı kapalıdır. Son olarak, HBS ayrıca işletim sistemleri günümüzde araştırma, geliştirme ve Sanayi önemli bir parçası olan bilgisayar kontrollü, eğitim sunuyoruz. Bu nedenle, HBS sadece finansal ve güvenlik sorunları için bir çözüm geleneksel labs sunmak, ama aynı zamanda daha ilginç deneysel fırsatlar sağlar teklif edemem.
Bu çalışmada kullanılan deneysel Kur'a boyutunu ölçmek ve kapana kısılmış bir damlacık ücret, elektrik alanlarındaki yüklü parçacıklar hareket araştırmak ve radyoaktif kaynak bir damlacık4 şarjla değiştirmek için nasıl kullanılabileceğini analiz etmek mümkündür .
Sunulan deneysel kurulumunda güçlü bir lazer yukarı doğru yönetti ve cam hücre4merkezi haline odaklı. Lazer 2 W 532 nm Diod pompalı katı hal lazer (CW), genellikle nerede yaklaşık 1 Watt (W) kullanılır. Bindirme lens odak uzaklığı 3,0 cm. damlacıkları bir piezo damlacık dağıtıcı ile oluşturulur ve sadece lazer odak tuzak vardır kadar lazer ışını inerler olduğunu. Bindirme yukarı kuvvetlerinden radyasyon basıncı için aşağıya doğru yönlendirilmiş yerçekimi kuvveti eşit yönlendirilir oluşur. Bindirme için gözlenen üst zaman sınırı yoktur. Bir damlacık tuzağa en uzun süre 9 saat, bundan sonra tuzak kapalı idi. Damlacığı ve lazer alanını arasındaki etkileşimi damlacıkları boyutunu belirlemek için kullanılan bir kırınım desen oluşturur.
% 10 gliserol ve % 90 su dağıtıcısı yayılan damlacıklar oluşur. Su bölümü hızla buharlaşır, 20-30 µm ölçekli gliserol damlacık tuzak içinde bırakarak. En büyük tuzak bir damlacık yaklaşık 40 µm boyutudur. Yaklaşık 10'dan sonra gözlenen yok buharlaşma işte s. Bu noktada, tüm su buharlaşıp bekleniyor. Uzun yakalama zaman herhangi bir gözlemlenebilir buharlaşma olmadan en az emme ve damlacık aslında oda sıcaklığında olduğunu gösterir. Yüzey gerilimi damlacıkları onları küresel hale getirir. Damlacık dağıtıcısı tarafından oluşturulan damlacıkları ücretten nerede onlar en çok olumsuz tahsil haline laboratuvarda çevre koşullarına bağlıdır. Üst ve alt kısımlarında bindirme hücre oluşur 25 mm ayrı yerleştirilen iki elektrot. Onlar bir dikey elektrikli doğru akım (DC) veya alternatif akım (AC) alan damlacık üzerinde uygulamak için kullanılabilir. Elektrik alanı bile üzerinde elektrotlar 1000 volt (V) uygulandığı herhangi bir yay oluşturmak için güçlü değil. DC alan kullandıysanız, damlacık aşağı ve yukarı lazer ışını bir yeni kararlı denge konumuna taşır. Bir AC alanı yerine uygulanırsa, damlacık denge konumuna olsun. Boyutu ve damlacık, elektrik alan yoğunluğunu ve lazer tuzak sertliği ücretten salınımlarını büyüklüğü bağlıdır. Damlacık görüntüsünü hangi bırakmak kullanıcı-damlacık dikey konumunu izlemek bir pozisyon duyarlı dedektörü (PSD), öngörülmektedir.
Bu çalışma öğretim ve araştırma bilgi ve iletişim teknolojileri yenilikçi bir RL ile modern fizik kavramları gösterilmektedir optik levitation şarj edilmiş damlacıkları kullanma modernize başarılı bir girişim sunar. Şekil 1 RL mimarisini gösterir. Tablo 1 lazerler onların sınıfına göre neden olabilir olası yaralanmalar gösterir; Bu kurulum, bir sınıf IV lazer, olan en tehlikeli bir olan kullanılmıştır. Uzak işlem tarafından sağlanan güvenliği açıkça bu deneme için uygundur Bu yüzden en fazla 2.0 görünür lazer radyasyon, ile W çalışabilir. Şarj edilmiş damlacıkları optik levitation RL ö Galan vd. 20185çalışmalarını sunuldu. Bu çalışmada, nasıl online ücretleri, lojistik ya da güvenlik sorunları hakkında endişe gerek kalmadan modern fizik kavramları için öğrencilerinin tanıtmak isteyen öğretmenler tarafından kullanılabilmesi için gösterilmiştir. Öğrenciler Üniversite ağ etkileşimli laboratuvarları olarak adlandırılan bir web portalınız yoluyla RL erişim (UNILabs - https://unilabs.dia.uned.es) hangi onlar deneme ve deneysel kullanımı ile ilgili teori ile ilgili tüm belgeleri bulabilirsiniz içinde Kurulum bir web uygulaması aracılığıyla. Uzak bir laboratuvar kavramını kullanarak, pahalı ve tehlikeli ekipman gerektiren modern fiziğin deneysel çalışmalarında yeni öğrenci grupları için kullanılabilir duruma getirilebilir. Ayrıca, bu resmi öğrenme geleneksel öğrenciler ile daha fazla laboratuvar saati ve normalde araştırma laboratuvarları dışında erişilemeyen deneyleri ile geliştirilmiştir.
Not: Bu deneyde kullanılan lazer 1 W görünür lazer radyasyon teslim bir sınıf IV lazerdir. Tüm personel lazer laboratuvarda mevcut yeterli lazer güvenlik eğitimi yürütülen gerekir.
1. uygulamalı Deneysel protokol
2. uzaktan deneme Protokolü
Lazer ışını de hizalanır ve alt plaka temiz olduğunda, damla hemen sıkışıp kalırlar. Ne zaman bir damlacık kapana kısılmış araştırmalar için yeterli zaman vermek birkaç saat için tuzak içinde kalabilir. Damlacıkları yarıçapı r 25 ≤ r ≤ 35 µm aralığında ve şarj 1.1x10-17 ±1.1 x10-18 C ve 5.5x10-16 ±5.5 x10-17 C. arasında ölçülen Damlacıkları boyutunu, göre bizim ölçümleri, zaman içinde sab...
Bu çalışma içinde optik damlacıkları uçurmuş modern fizik deney taşımak için bir kurulum sunar. Deneyin geleneksel uygulamalı bir şekilde ya da uzaktan gerçekleştirilebilir. Uzak sistemin kurulması ile öğrenciler ve araştırmacılar dünyanın her yerinden deneysel set-up erişim elde edebilirsiniz. Onlar yüksek güçlü lazer ve elektrik deneme için gerekli alanları varlığı olması gerekmez beri bu da kullanıcıların güvenliği, garanti eder. Buna ek olarak, kullanıcılar araçları ile çok...
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu eser İsveçli Araştırma Konseyi, Carl Trygger´s Vakfı tarafından bilimsel araştırma ve İspanyolca Bakanlığı Ekonomi ve rekabet için CICYT DPI2014-55932-C2-2-R. proje kapsamında desteklenmiştir Sannarpsgymnasiet izin verdiğin için teşekkürler bizi öğrencilerle RL deneyin.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
GEM 532 | Laser Quantum | Green laser with adjustable power between 50 mW and 2 W | |
Lateral Effect Position Sensor | THOR Lab | PDP90A | PSD to sensor the position of the droplet in the pipette |
Advanced Educational Spectrometer Kit, Metric | THOR Lab | EDU-SPEB1/M | Mirrors and other elements to control the laser beam |
Pipette | Self made | The chamber were the droplet is trapped was specially made for this setup | |
AC/DC Power supply | Keithley Instruments, Inc. | 2380-500-30 | A power supply to generate the electric field (0V - 500V DC) |
Power Distribution Unit | APC | AP7900 | A PDU to remotelly connect the lab instrumentation |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır