چطور می‌توان با لیزر، شاقول ساخت؟

شاقول لیزری

مقدمه:

اگر پرتو نوری عمود بر یک سطح بتابد، بر طبق قانون بازتاب روی خودش برمی‌گردد و در صورتیکه مایل بتابد و با خط عمود بر سطح زاویه داشته باشد، پرتو پس از برخورد با سطح، با زاویه‌ای برابر با زاویه تابش، بازتاب خواهد کرد. با استفاده از این واقعیت و نیز با توجه به واگرایی ناچیز نور لیزر در فواصل طولانی و بر اساس اینکه سطح تمام مایعات در یک محل بدون ارتعاش، تراز محسوب می‌شوند، می‌توان شاقولی ساخت که با تنظیم پرتو لیزر، به نحوی که بازتاب آن روی خودش قرار گیرد، کار کند.

*شاقول وسیله‌ای است که بناها برای یافتن کجی و برآمدگی دیوار از آن استفاده می‌کنند.

 

هدف:

در این آزمایش قصد داریم با تنظیم بازتاب نور لیزر از سطح مایع و انطباق آن بر نور تابیده، زاویه تابش و بازتابش را صفر کنیم، تا از تابش عمود بر آینه که همان سطح تراز مایع است اطمینان حاصل کنیم.

 

چه کاری می‌خواهیم انجام دهیم و به چه لوازمی نیاز داریم:

برای شاقول کردن پرتو لیزر، می‌خواهیم بازتابش نور لیزر را روی پرتو تابیده منطبق کنیم. برای این کار به اقلام زیر نیاز داریم:

 

آزمایش (مقدماتی):

  • ابتدا ظرف حاوی روغن را روی سطح قرار داده و نور لیزر را به آن بتابانید. دقت کنید که باریکه تقریبا به مرکز ظرف تابیده شود، چون انحنای کناره‌های ظرف، از دقت اندازه‌گیری می‌کاهد.
  • روی یک کاغذ، سوراخی به اندازه باریکه لیزر ایجاد کنید، بطوریکه وقتی کاغذ را جلوی لیزر قرار دادید، باریکه از این روزنه عبور کرده و به سطح مایع برسد. حال بازتاب لکه را روی کاغذ مشاهده خواهید کرد. موقعیت این بازتاب به زاویه تابش لیزر به مایع بستگی دارد.

  • راستای تابش لیزر را تغییر دهید تا لکه بازتاب به سوراخ ایجاد شده نزدیک شود و نهایتا بر سوراخ منطبق شده و به لیزر برگردد. در اینصورتنور لیزر روی خودش بازتاب کرده است و زاویه تابش دقیقا عمودی است. چون سطح مایع همواره در راستای سطح زمین تراز است، در این حالت می‌توانیم بگوییم که لیزر عمود بر سطح زمین می‌تابد.
  • می‌توانید درباره دقت این روش نسبت به روش‌های معمول فکر کنید.

 

آزمایش (پیشرفته‌تر):

  • برای اینکه از شاقول، تراز اپتیکی بسازیم چه می‌توانیم بکنیم؟
  • می‌توانید به جای روغن سوخته از مایعات دیگر استفاده کنید. بازتاب نور چه نوع ارتباطی با نوع مایع دارد؟ مثلا اگر آب بکار رود چه چیزی مشاهده می‌کنید. از این آزمایش می‌توان برای ارزیابی مایعات نیز استفاده کرد.

 

کاربرد:

  • شاقول لیزری به عنوان شاقول برای ساختمان‌های بلند مناسب است و خطای کمتری نسبت به شاقول‌های متداول دارد.

 

سؤال، پیشنهاد ونکته:

  • با استفاده از این روش میزان انحراف دیوار اتاقتان را اندازه‌گیری کنید.
  • دو مورد از خطاهای احتمالی شاقول‌های معمولی که در شاقول اپتیکی وجود ندارد، نام ببرید.
  • آیا می‌توانید یک چیدمان متفاوت برای شاقول اپتیکی ارائه دهید
  • می‌توانید از همین چیدمان برای ارزیابی منابع ارتعاش در محیط، استفاده کنید. اگر محیط بدون ارتعاش باشد، نور بازتابی ثابت می‌ماند ولی با ارتعاش محیط، سطح مایع نوسانات را منتقل می‌کند و در بازتاب اثر می‌گذارد.

 

ایده‌پردازی:

ارتفاع را برای تست شاقولتان زیاد کنید. البته مواظب باشید ملاحظات ایمنی خوب رعایت شود. شاید بد نباشد ابتدا این آزمایش را به جای عمودی، افقی انجام دهید تا مشکل ایمنی نداشته باشید. تا چه ارتفاعی (یا تا چه فاصله‌ای) می‌توانید دقت داشته باشید؟ دقت تابع چیست؟ چطور می‌توانید دقت را افزایش دهید و چطور می‌توانید آن را اندازه بگیرید؟ آیا می‌توانید یک دستگاه اتوماتیک برای این منظور طراحی کنید که نیاز به مداخله دست نداشته باشد؟

 

آزمایش‌های مرتبط:

 

بیشتر بدانید:

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با