Скачать + смотреть онлайн

видео 2022

бесплатно в хорошем качестве HD

Строго запрещено смотреть анал видео. Крутые - все самые шикарные мамки видео. Мега лучший пердос video.

PhysBook
PhysBook
Представиться системе

Kvant. ИК лучи

Материал из PhysBook
Версия от 19:46, 18 апреля 2010; Alsak (обсуждение | вклад) (Примечания)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)

Майер В., Майер С. Экспериментируем с ИК лучами //Квант. — 1990. — № 10. — С. 44-47.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Что общего между дистанционным измерителем температуры и лазерным скальпелем, электронно-оптическим преобразователем и газоанализатором? Эти, казалось бы, совершенно разные приборы объединяет использование инфракрасных (ИК) лучей.

Открытое в 1860 году английским астрономом и оптиком В. Гершелем ИК излучение сейчас широко применяется в науке и производстве, медицине и военной технике, криминалистике и быту. Вот — несколько примеров. Фотографирование ландшафта в ИК лучах существенно повышает информативность снимков.

Инфракрасные головки самонаведения являются неотъемлемым элементом боевых ракет самых различных типов — от переносных зенитно-ракетных комплексов до противоспутникового оружия. ИК лучи позволяют видеть в полной темноте. По инфракрасным спектрам поглощения можно проводить тонкий анализ состава и строения вещества. ИК излучение мощных лазеров режет и сваривает металл.

Много лет назад «Квант» уже рассказывал об опытах с инфракрасными лучами[1]. Однако современная элементная база электроники позволяет более простыми средствами и на более глубоком уровне исследовать некоторые свойства ИК излучения. Предлагаемые опыты вы можете провести самостоятельно или на занятиях физического кружка.

В качестве источника ИК лучей лучше всего использовать светодиод, работающий в соответствующем диапазоне электромагнитных волн.

Как вы хорошо знаете, источником ИК излучения может служить любое тело, температура которого превышает температуру окружающих тел. Подойдет, например, лампа накаливания. Но она испускает постоянный по интенсивности поток ИК лучей, а значит, в приемнике придется использовать довольно сложный усилитель постоянного тока и соответствующий измерительный прибор. Дело значительно упростится, если поток ИК излучения тем или иным способом промодулировать по интенсивности. Тогда в приемнике можно будет применить простейший усилитель звуковой частоты, нагруженный на громкоговоритель, а об интенсивности излучения судить по громкости звука. Выпускаемые промышленностью ИК светодиоды специально предназначены для получения модулированного ИК излучения. Их используют, например, для дистанционного управления бытовой техникой, для передачи звуковой информации в помещении и т. д. Воспользуемся и мы этим источником.

Рис. 1

Передатчик ИК лучей проще всего собрать по типовой схеме мультивибратора на транзисторах разной проводимости (рис. 1). При указанных номиналах деталей (здесь и далее сопротивления резисторов даны в килоомах, а емкости конденсаторов — в микрофарадах) мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы напряжения частотой следования 200-250 Гц. Через инфракрасный светодиод HL1 проходят постоянная и переменная составляющие тока. В результате излучение светодиода оказывается модулированным по интенсивности.

Рис. 2

Принципиальная схема приемника ИК излучения приведена на рисунке 2. Датчиком является фотодиод VD1, сигнал с которого поступает на типовой усилитель звуковой частоты и затем микротелефоном BF1 (типа ТМ-2) преобразуется в звук.

Необходимые для изготовления приборов радиодетали вполне доступны. Вместо указанных на схемах можно использовать любой инфракрасный светодиод и любой фотодиод (последний легко изготовить из старого транзистора, вскрыв его корпус). Микротелефон можно заменить маломощным динамиком. Нам кажется, нет необходимости говорить о конструкциях передатчика и приемника: каждый из вас в состоянии обдумать и реализовать их самостоятельно. Отметим только, что светодиод с передатчиком, а фотодиод с приемником удобно соединить многожильными гибкими проводниками длиной 30-50 см.

После сборки приборов проверьте правильность монтажа. Теперь расположите фотодиод напротив светодиода на расстоянии 20-30 см и включите питание приборов. Вы услышите довольно громкий однотонный звук, который будет постепенно ослабевать, если расстояние между светодиодом и фотодиодом увеличивать до 1-2 м. Верните светодиод и фотодиод в исходное положение и перекройте пучок ИК лучей, например, ладонью. Звучание должно прекратиться. Если все произошло именно так, значит, приборы работают нормально. В противном случае вам придется проверить исправность радиодеталей.

Рис. 3

Для постановки многих опытов вам понадобится узкий пучок ИК лучей. Получить его можно с помощью диафрагмы. Например, так, как это показано на рисунке 3. Светодиод 1 отрезком 2 хлорвиниловой трубки или изолентой закрепляют на оси пластмассового колпачка 3 от старой шариковой ручки. Колпачок должен иметь длину примерно 60 мм, внутренний диаметр 5-6 мм и диаметр диафрагмирующего отверстия 1-2 мм. В качестве подставки 4 удобно использовать старательную резинку (ластик) размером примерно 10 × 20 × 50 мм. Колпачок крепится стальными дугами 5, которые легко сделать из канцелярских скрепок и вдавить в ластик.

Если таким же способом вы закрепите и фотодиод, то сможете экспериментировать со всеми удобствами.

А теперь — задания и вопросы для самостоятельных исследований.

  1. Докажите, что в оптически однородной среде ИК лучи распространяются прямолинейно.
  2. Возьмите небольшое плоское зеркало и покажите, что ИК лучи отражаются от него. Измерьте углы падения и отражения. Сопоставьте полученные результаты и сделайте выводы.
  3. Отполируйте латунную полоску шириной 20 мм и длиной 80 мм. Изогните ее так, чтобы получилось цилиндрическое зеркало радиусом примерно 100 мм — с его помощью сфокусируйте ИК лучи. Попробуйте получить изображение ИК источника, измерьте расстояния от зеркала до источника и его изображения и вычислите фокусное расстояние зеркала. Как оно связано с радиусом кривизны зеркала?
  4. Направьте пучок ИК лучей на одну из граней треугольной стеклянной призмы и покажите, что ИК лучи преломляются при переходе из одной среды в другую.
  5. Докажите, что собирающая линза фокусирует ИК лучи. Экспериментально определите фокусное расстояние линзы для ИК излучения. Надо ли в этом и в предшествующем опытах использовать диафрагмы?
  6. Небольшую пластинку эбонита отшлифуйте шкуркой так, чтобы толщина ее стала не более 0,5 мм. Выясните, пропускает ли эбонит ИК лучи.
  7. Возьмите полуцилиндр из стекла или оргстекла. Соберите экспериментальную установку, как показано на рисунке 4. Узкий пучок ИК лучей направьте в центр полуцилиндра на его плоскую грань. Перемещая фотодиод, покажите, что ИК лучи частично отражаются и частично преломляются на границе раздела сред воздух — стекло.
    Рис. 4
  8. В условиях предыдущего опыта измерьте углы падения i1 и преломления i2 ИК лучей. По формуле \(~n = \frac{\sin i_1}{\sin i_2}\) вычислите значение показателя преломления стекла для ИК излучения.
  9. Пучок ИК лучей направьте по радиусу полуцилиндра со стороны его выпуклой поверхности. Измерьте соответствующие углы падения и преломления. Какой из них больше?
  10. Покажите, что ИК лучи могут испытывать полное внутреннее отражение при переходе из оптически более плотной в оптически менее плотную среду (рис. 5). Измерьте предельный угол полного отражения и сопоставьте получившийся результат с табличным значением.
    Рис. 5
  11. В предыдущем опыте прикоснитесь смоченным водой пальцем к плоской грани полуцилиндра в области, на которую падает ИК пучок, испытывающий полное внутреннее отражение. Как изменится интенсивность отраженного пучка? Почему?
  12. Из отполированной палочки из оргстекла диаметром примерно 4 мм и длиной около 500 мм изготовьте световод. Для этого палочку разогрейте над электроплиткой, придайте ей желаемую форму и охладите так, чтобы форма сохранилась. На концах получившегося световода хлорвиниловыми трубками закрепите светодиод и фотодиод. Включите питание приборов и убедитесь, что ИК лучи прекрасно проходят по изогнутому световоду. Чем объясняется это явление? Что произойдет, если отогнутую часть световода погрузить в жидкость?

Желаем вам успехов!

Примечания

  1. См., например, статью В. Майера «Опыты с инфракрасным излучением» («Квант», 1973, № 5). (Примеч. ред.)

Смотреть HD

видео онлайн

бесплатно 2022 года