يوضح هذا الضوء الجميل نمط حيود شعاع الليزر الذي يضيء شعر الإنسان.يمكنك قياس سماكة شعر واحد في المنزل. ما عليك سوى غرفة مظلمة ومؤشر ليزر وكرتون وشريط لاصق وبعض الرياضيات. وبطبيعة الحال ، شعر شخص ما. بالنسبة لأولئك الذين يحبون مقاطع الفيديو التعليمية - تستند هذه المقالة إلى
مقطع فيديو من مسرح Frosbite .
1. من الضروري عمل إطار صغير من الورق المقوى لوضع الشعر عليه. قمت بقطع مربع من الورق المقوى مع جانب حوالي 15 سم ، ثم قطع مستطيل صغير في المنتصف مع جوانب حوالي 1x4 سم.
2. خذ شعر الإنسان - من رأسك أو من رأس متطوع. تأكد من أنها طويلة بما يكفي بحيث يمكن لصقها بشريط على جانبي المستطيل الداخلي. في حالتي ، يجب أن يكون طول الشعر 5 سم على الأقل حتى أتمكن من التصاقه من كلا الطرفين.
3. الصق الشعر بإحكام قدر الإمكان على جانبي الإطار ، بحيث يمر الشعر في منتصف النافذة المقطوعة.
4. في غرفة مظلمة ، قف بعيدًا عن المتر من جدار فارغ. أمسك الإطار مع الشعر أمامك وتألق بمؤشر ليزر على الحائط ، وضع المؤشر مباشرة خلف الشعر بحيث يسقط الضوء عليه.
5. سترى كيف ينتشر الضوء من كلا جانبي الشعر عندما تلمع عليه.
يسبب الشعر حيود ضوء الليزر. الحيود هو ثني مسار موجة خفيفة تمر بالقرب من جسم ما - بشعر بشري أو من خلال فجوة في الورق. يمكن للضوء أن يتصرف مثل الموجة ، وعندما يصطدم بالشعر ، فإنه ينكسر في نمط من الخطوط المتكررة. يمكن رؤية هذا الرسم على الحائط. يرتبط حجمه بحجم الجسم الذي تسبب في التشتت. وهذا يعني أنه من خلال قياس حجم التشتت ، يمكنك ، باستخدام القليل من الرياضيات ، معرفة سماكة الشعر.
6. قياس بالسنتيمتر المسافة من شعرك إلى الحائط الذي يضيء فيه المؤشر.
7. اكتشف الطول الموجي للضوء الناتج عن المؤشر. سيعطي المؤشر الأحمر الضوء بطول موجة يبلغ حوالي 650 نانومتر ، والأخضر - حوالي 532 نانومتر. يُشار عادةً إلى المؤشر نفسه.
8. قياس تشتت الضوء على الحائط. من الضروري قياس المسافة من نقطة المركز إلى أول شريط مظلم مرئي. تحتاج إما إلى إصلاح المؤشر والإطار بالشعر ، أو اطلب من شخص ما الاحتفاظ به أثناء القياسات.
والآن لديك كل البيانات اللازمة لحساب سمك الشعر. تأكد من أن جميع القياسات الخاصة بك في نفس الوحدات. على سبيل المثال ، حصلت على الأرقام التالية:
- المسافة بين شعري والحائط 187 سم.
- طول موجة الليزر 650 نانومتر أو 0.000065 سم.
- متوسط تشتت الضوء المتحصل عليه بقياس سبعة شعيرات: 2.2 سم.
ثم استبدلت هذه القيم في المعادلة المأخوذة من الفيديو:
في هذه المعادلة ، D هو قطر الشعر ، m = فاصل التشتت. أخذت القياسات إلى النطاق الداكن الأول ، لذا m = 1. λ هو طول موجة الليزر ، أي 0.000065 سم. Sin θ هي زاوية الانتثار. يمكن حسابه بقسمة قياس الانتثار على المسافة من الشعر إلى الحائط. في حالتي ، سيكون متوسط التشتت 2.2 سم مقسومًا على 187 سم.
في المعادلة العددية المعادلة كما يلي:
وحصلت على D = 0.005831 سم أو 58 ميكرون. يتراوح سمك شعر الناس عادة ما بين 17 إلى 180 ميكرون ، وشعرنا مناسب تمامًا له ، على الرغم من أنه أصبح أرق قليلاً من المتوسط.
جرب هذا في المنزل وشارك النتائج في التعليقات.
الكلمات الرئيسية
حيود . انحناء الأمواج عند مقابلة شيء. يمكن استخدام النمط الناتج عن الأمواج أثناء الحيود لتحديد بنية الأجسام الصغيرة - على سبيل المثال ، سمك شعرة الإنسان.
الليزر جهاز ينتج شعاعًا كثيفًا من الضوء المتماسك من نفس اللون. تستخدم الليزر في عمل الثقوب والقص والمحاذاة كدليل وكذلك في الجراحة.
الفيزياء دراسة علمية لطبيعة وخصائص المادة والطاقة.
الطول الموجي . المسافة بين القمتين أو الانخفاضات للموجات المجاورة في تسلسل. الضوء المرئي ، مثل كل الإشعاع الكهرومغناطيسي ، هو موجة ، يتضمن موجات تتراوح في الطول من 380 نانومتر (البنفسجي) إلى 740 نانومتر (أحمر). الإشعاع بأطوال موجية أقصر من الضوء المرئي هو أشعة جاما والأشعة السينية والضوء فوق البنفسجي. بأطوال طويلة - ضوء الأشعة تحت الحمراء والميكروويف والراديو.