 |
Выводы о проделанной работе.
|
|
|
|
Содержание
Введение…………………………………………………………………….......…..3
1. Методы визуализации неоднородности....………………………………....…...5
2. Установка..........................................…………………………………….....……7
3. Эксперимент...…………………………………..................……………...……...8
Выводы о проделанной работе......…………………………………………………9
Список литературы…………….………….........……………………………….......10
Введение.
Как увидеть невидимое?
Этот вопрос положил начало моему исследованию.
Невидимое в моём исследовании - это неоднородность которую мы не можем увидеть невооружённым взглядом.
На картинке мы видим, как свет ведёт себя проходя через стекло. Он преломляется. Этот эффект и его объяснение всем нам известны ещё со школьного курса физики.
«Если свет проходит через неоднородность, тогда он преломляется. Неоднородность - область которая отличается от окружающей среды, по своему химическому составу или физическим качествам».
Данный эффект проявляется при любой неоднородности, будь то другой газ или нагретый
воздух. К сожалению, при последних условиях преломления практически невозможно увидеть не вооружённым взглядом.
Актуальность.
На основе правила преломления световых волн при переходе через неоднородность, люди сумели построить установки, которые без труда могут определить утечку газа или потоки воздуха, огибающего модель самолёта в аэродинамической трубе.
Цель.
Определить неоднородность в окружающей среде.
Задачи.
Ÿ Найти способы определения неоднородностей.
Ÿ Выбрать метод, по которому я буду определять неоднородность.
Ÿ Построить установку на основе выбранного метода.
|
|
|
Ÿ Определить неоднородность.
Ÿ Сделать выводы о проделанный работе.
Предмет исследования.
Неоднородность в окружающей среде.
Объект исследования.
Преломление световых волн при переходе через неоднородность.
Методы визуализации неоднородности.
Шлирен-метод Тёплера.
В 1857 году французский физик Леон Фуко предложил контролировать точность изготовления зеркал для телескопов с помощью непрозрачного экрана с острой кромкой (нож Фуко). Чуть позднее немец Август Тёплер доработал этот метод: часть светового пучка, не испытывающая искажений, отсекается ножом Фуко, минимизируя «паразитную засветку» и оставляя на экране только изображение неоднородностей.
Шлирен-метод получил особенно широкое распространение для визуализации различных процессов в воздушной среде. Это относится, например, к исследованиям распределения плотности воздушных потоков образующихся при обтекании моделей в аэродинамических трубах, то есть, в авиационной технике. Применяется, также в механике жидкости, баллистики, изучении распространения и смешивания газов и растворов, исследовании теплообмена за счет конвекции и т. п.
Минусы данного метода:
Ÿ Необходимость помещать исследуемый объект в параллельный пучок лучей.
Ÿ Требуется наличие 2-3 одинаковых (и больших) линз.
Ÿ Необходимость помещать нож Фуко точно в фокус линзы.
Шлирен-метод Вайнштейна.
Этот метод стал продолжением Метода Тёплера.
В 1980-х годах американский физик Леонард М. Вайнштейн из Исследовательского центра имени Лэнгли НАСА (NASA LaRC) предложил использовать светоотражающий экран, по своим свойствам сходный с катафотом и позволяющий работать с расходящимися лучами. Кроме того, он наносил на светоотражающий экран вертикальные черные полосы, превращая его (при освещении расходящимся пучком) в как бы набор щелевых источников, заменивших нож Фуко, отсекающий неискаженный «лишний свет». В результате были получены полномасштабные изображения ударных волн от взрывов, конвекционных потоков от промышленного оборудования и людей.
|
|
|
Суть этого метода состоит в том, что расходящийся пучок от осветительных ламп при попадании на световозвращающий экран превращается в сходящийся.
Минусы данного метода.
Ÿ Необходимо наличие световозвращающего экрана.
Теневой метод.
Этот метод является первым методом визуализации плотности.
В фокус линзы помещается точечный источник света, благодаря этому образуется параллельный пучок света.
Параллельный пучок света, проходящий через неоднородности, отклоняется. Благодаря этому можно увидеть тени на экране.
Данный способ является наиболее доступным, ведь для него достаточно 1 большой линзы. Именно поэтому я буду использовать данный метод для визуализации неоднородности.
Установка.
Моя установка состоит из пяти основных деталей:
1. Светодиод - используется в качестве точечного источника света.
2. Собирательная линза - благодаря линзе из расходящихся лучей от светодиода я получаю поток направленных лучей.
3. Зеркало - позволяет мне увеличить расстояние от неоднородности до экрана, это требуется для лучшего результата эксперимента.
4. Неоднородность - свеча нагревает воздух, благодаря чему образуется область горячего воздуха.
5. Экран - в качестве экрана я использовал белую бумагу, она лучше отражает падающий на неё свет.
Эксперимент.
На фото представлено изображение экрана во время эксперимента. Над свечой видно отчётливые очертания, по форме похожие на огонь от свечи. Это и есть неоднородность, её форма объясняется тем, что область воздуха близкая к пламени является наиболее нагретой.
Данная установка может использоваться на уроках физики для наглядного объяснения эффекта преломления света при переходе через неоднородность, а также на уроках химии для визуального определения прозрачных газов.
Выводы о проделанной работе.
Ÿ Поставил цель и задачи исследования.
Ÿ Определил объект и предмет исследования.
Ÿ Рассказал о методах визуализации плотности, и выбрал один из них для установки.
|
|
|
Ÿ Собрал установку на основе теневого метода.
Ÿ Провёл эксперимент, в результате которого, я смог определить неоднородность.
Литература.
http://www.popmech.ru/technologies/6144-uvidet-nevidimoe-kak-fotografiruyut-udarnye-volny/
http://lol54.ru/education/uvgsfeshshht_informative/27060-kak-fotografirujut-udarnye-volny.html
http://trendclub.ru/blogs/chat/3609
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BB%D0%B8%D1%80%D0%B5%D0%BD-%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4
|
|
|
