Turnaj mladých fyziků 2014

Turnaj mladých fyziků 2014 poznámky k úlohám 2 a 16

Petr Chaloupka FJFI ČVUT CZ [email protected]

Úloha č. 2

Hologram .. ●

●

●

Vynalezeno 1948 Denisem Gaborem –

pro potřeby elektronové mikroskopie

–

původní název „wavefront reconstruction“

1962 Leith and Upatnieks použili laser – postupné masové rozšíření 1971 Gabor – Nobelova cena

Stereoskopické vidění ● ●

●

●

2D projekce 3D reality Film je zaznamenává pouze intenzitu světla ztráta informace o fázi – tj. „odkud světlo přislo“ chybí pocit hloubky stereopsie

Stereoskopické vidění ● ●

●

●

2D projekce 3D reality Film je zaznamenává pouze intenzitu světla ztráta informace o fázi – tj. „odkud světlo přislo“ chybí pocit hloubky stereopsie

Klasická fotografie ●

2D projekce 3D reality

●

Film je zaznamenává pouze intenzitu světla

●

ztráta informace o fázi – tj. „odkud světlo přislo“

●

chybí pocit hloubky stereoskopie – paralaxa

Hologram ●

Schopnost rekonstrukce kompletní vlnoplochy z informace na desce (fotofilmu)

●

Záznam a rekonstrukce pomocí difrakčních obrazců

●

Pohled na záznam na desce je jako bychom se dívali na scénu skrze okno.

Hologram Tak daleko ještě nejsme.....

Hologram

Hologram-záznam

interferenční obrazec

Hologram-záznam, čtení

Scratch - hologramy ●

soustava vrypů kruhových tvarů

●

„scratchograms”, “abrasion holography“, „hologravure“

●

známo od cca 1930

●

●

zpopularizováno W. Beatem okolo 1990: http://amasci.com/amateur/holo1.html může být k vidění na autech....

Scratch - hologramy ●

soustava vrypů kruhových tvarů

●

scratchograms”, “abrasion holography“, „hologravure“

●

známo od cca 1930

●

●

zpopularizováno W. Beatem okolo 1990: http://amasci.com/amateur/holo1.html může být k vidění na autech....

Scratch - hologramy Začátek je jasný: ●

Rozdělte chtěný tvar do bodů

●

kolem každého bodu vytvořte (vyškrábněte) kružnici

●

zdánlivá hloubka bodu bude záviset na poloměru



●


●


Jak fungují?

Z jednoho kruhového vrypu tak vzniknou dva viditelné body...



●


●


Jak vyrobit co nejlépe? ●

Jaký materiál na podložky:plast, kov,...? –

Může být průhledná?

●

Jak udělat co nejlépe vrypy?

●

Záleží na hloubce a tvaru vrypu?

●

Lze to udělat „automaticky“? …...

http://www.instructables.com/id/EVLHFT9F1L8VZME/?ALLSTEPS

Jak vyrobit co nejlépe? ●

Jaký materiál na podložky:plast, kov,...? –

Může být průhledná?

●

Jak udělat co nejlépe vrypy?

●

Záleží na hloubce a tvaru vrypu?

●

Lze to udělat „automaticky“?

http://www.instructables.com/id/EVLHFT9F1L8VZME/?ALLSTEPS

Zajímavé otázky ●

●

Jedná se o opravdový hologram?( dle mého názoru velmi náročné – spíše k rozmyšlení) –

odraz vs difrakce

–

jak to závisí na tvaru drážky?

Co lze a nelze vytvořit? –

Jak souvisí hloubka obrazu s poloměry drážek?

–

dvojitý obraz...

–

deformace ●

●

–

Jak se bude měnit obraz při různém směru pohledu? co s tím?

polopropustné předměty (opacita)

A co dál.... ●

jiné než jen kruhové vrypy, barevnost …

●

software

●

Jak vylepšit prezentaci –

ukázka

–

video, demonstrace

Literatura …...trochu nových věcí, které jsem našel ●

výborná prezentace na konferenci 9th International Symposium on Display Holography (ISDH 2012): river-valley.tv/drawing-light-fields-hand-drawn-approaches-toabrasion-holography/

a související článek: „Drawing Light-fields: Hand-drawn Approaches to Abrasion Holography“: Journal of Physics: Conference Series 415 (2013) 012033

●

Další články: –

„Hologravure as a computer-generated and laser engraved scratch hologram“:Optics Communications 284 (2011) 112–117

–

„Holograms: made from scratch“: Proc. SPIE 8842, Novel Optical Systems Design and Optimization XVI, 88420W (September 30, 2013); doi:10.1117/12.2023321

Software? ●

●

Na internetu údajně existují různé softwary na generování těchto hologramů – netestoval jsem POZOR! Může to být bonus navíc, ale slepé používání softwaru není dobré řešení úlohy. Máte porozumět problému a zodpovědět fyzikální otázky.

Úloha č. 16

Magnetická „brzda“ magnet vhozený měděné(hliníkové trubky)

Magnetická „brzda“ magnet vhozený měděné(hliníkové trubky)

a naopak... trubka vhozená do magnetu...

pole ~ 10T vzd8lenost ~1-2m … t~2h!!!

Na první pohled... Změna magnetického pole indukuje el. proudy (Foucaultovy proudy), ty vytvářejí magnetické pole, které zpětně působí na padající magnet

Na první pohled... Změna magnetického pole indukuje el. proudy (Foucaultovy proudy), ty vytvářejí magnetické pole, které zpětně působí na padající magnet Lenzův zákon: indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně magnetického indukčního toku, která je jeho příčinou.

A máme hotovo....?

Foucaultovy vířivé proudy elektromagnetická indukce:

obecně....

Foucaultovy vířivé proudy Indukované napětí a prod vzniká v každém vodiči libovolného tvaru.

objeveny v roce 1851 J. B. L. Foucaultem anglicky: eddy currents

Foucaultovy vířivé proudy ●

Ve výsledku působí proti pohybu, který je indukoval

●

Dochází k přeměně energie na teplo

●

Praktické důsledky

W =I 2 R

–

ztráty energie v transformátorech

–

využití laminování



●


●


W =I 2 R

–


–


–

ohřev kovů při tavení

–

magnetické brzdy (např. vlaky, v elektroměrech) http://www.youtube.com/watch?v=7_-RqkYatWI



●


●


W =I 2 R

–


–


–


–


–

testování poruch v materiálech



●


●


W =I 2 R

–


–


–


–


Ověření existujících modelů V literatuře existuje spousta předpovědí, co lze čekat. Měli bychom být schopni ověřit některé z nich.

●

Jak závisí brzdná síla na rychlosti - ověření předpokladu

●

Jaká bude terminální rychlost

●

Na čem bude záviset?

●

O kolik se naše výsledky liší od předpovědí? Proč? Jaká předpověď je nejlepší?

Jak technicky provést měření Čím lepší bude měřící aparatura, tím zajímavější měření lze provádět.

●

●

„Nevynalézejte kolo“.... Existují měřící aparatury, které dokáží měřit pozici a čas. Zeptejte se.

●

Většina experimentů v literatuře měří terminální rychlost - tj. čas

●

Šlo by možná použít i vzduchovou dráhu

Co nás může ještě zajímat … máme možnost vymyslet si jakékoliv zajímavé otázky, i když je nutně nemusíme umět spočítat.

●

Jaka bude výsledek záviset na tloušťce trubky – skin efekt

●

Bude mít magnet při pádu nějakou preferovanou orientaci?

●

Bude experiment fungovat i když bude trubka rozříznuta? Jak potom potečou proudy?

●

Co když pustíme několik magnetů za sebou (z určitou mezerou) ?

●

Můžeme ověřit zákon zachování energie?

●

Existuje nějaký snadno přístupný software pro simulaci?

Jak technicky provést měření Čím lepší bude měřící aparatura, tím zajímavější měření lze provádět. ●

●

●

„Nevynalézejte kolo“.... Existují měřící aparatury, které dokáží měřit pozici a čas. Zeptejte se. Většina experimentů v literatuře měří terminální rychlost - tj. čas –

●

dobře popsáno v literatuře

Šlo by možná použít i vzduchovou dráhu, pružinu, ….

Turnaj mladých fyziků 2014

Recommend Documents