Dieses schöne Licht zeigt ein Beugungsmuster eines Laserstrahls, der menschliches Haar beleuchtet.Sie können die Dicke eines einzelnen Haares zu Hause messen. Sie brauchen nur einen dunklen Raum, einen Laserpointer, Pappe, Klebeband und etwas Mathe. Und natürlich jemandes Haare. Für diejenigen, die Lernvideos lieben - dieser Artikel basiert auf einem
Video von Frosbite Theatre .
1. Es ist notwendig, einen kleinen Kartonrahmen herzustellen, auf den die Haare gelegt werden können. Ich schneide ein Quadrat aus Pappe mit einer Seite von ungefähr 15 cm und schneide dann ein kleines Rechteck in der Mitte mit Seiten von ungefähr 1x4 cm.
2. Nehmen Sie menschliches Haar - von Ihrem Kopf oder vom Kopf eines Freiwilligen. Stellen Sie sicher, dass es lang genug ist, damit es auf beiden Seiten des inneren Rechtecks mit Klebeband verklebt werden kann. In meinem Fall sollten die Haare mindestens 5 cm lang sein, damit ich sie an beiden Enden kleben kann.
3. Kleben Sie das Haar so fest wie möglich auf beide Seiten des Rahmens, so dass das Haar in der Mitte des Schnittfensters verläuft.
4. Stellen Sie sich in einem dunklen Raum weiter als einen Meter von einer leeren Wand entfernt auf. Halten Sie den Rahmen mit den Haaren vor sich und leuchten Sie mit einem Laserpointer an der Wand. Platzieren Sie den Zeiger unmittelbar hinter den Haaren, sodass das Licht darauf fällt.
5. Sie werden sehen, wie Licht von beiden Seiten des Haares gestreut wird, wenn Sie darauf scheinen.
Haare verursachen Laserlichtbeugung. Beugung ist die Biegung des Weges einer Lichtwelle, die in der Nähe eines Objekts verläuft - mit menschlichem Haar oder durch eine Papierlücke. Licht kann sich wie eine Welle verhalten, und wenn es auf Haare trifft, zerfällt es in ein Muster sich wiederholender Linien. Diese Zeichnung ist an der Wand zu sehen. Seine Größe hängt mit der Größe des Objekts zusammen, das die Streuung verursacht hat. Und das bedeutet, dass Sie durch Messen der Größe der Streuung mit ein wenig Mathematik die Dicke des Haares herausfinden können.
6. Messen Sie in Zentimetern den Abstand zwischen Ihrem Haar und der Wand, auf die der Zeiger scheint.
7. Ermitteln Sie die Wellenlänge des vom Zeiger erzeugten Lichts. Der rote Zeiger gibt Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm und grün mit ungefähr 532 nm ab. Dies wird normalerweise auf dem Zeiger selbst angezeigt.
8. Messen Sie die Lichtstreuung an der Wand. Es ist notwendig, den Abstand vom Mittelpunkt zum ersten sichtbaren dunklen Streifen zu messen. Sie müssen entweder den Zeiger und den Rahmen mit den Haaren befestigen oder jemanden bitten, sie während der Messungen zu halten.
Und jetzt haben Sie alle Daten, die zur Berechnung der Haardicke erforderlich sind. Stellen Sie sicher, dass alle Ihre Messungen in den gleichen Einheiten sind. Zum Beispiel habe ich folgende Nummern bekommen:
- Der Abstand zwischen meinen Haaren und der Wand beträgt 187 cm.
- Die Laserwellenlänge beträgt 650 nm oder 0,000065 cm.
- Die durchschnittliche Lichtstreuung, die durch Messen von sieben Haaren erhalten wurde: 2,2 cm.
Dann habe ich diese Werte in die Gleichung aus dem Video eingesetzt:
D=m lambda übersin theta
In dieser Gleichung ist D der Haardurchmesser, m = Dispersionsintervall. Ich habe das erste dunkle Band gemessen, also ist m = 1. λ ist die Laserwellenlänge, dh 0,000065 cm. Sin θ ist der Streuwinkel. Sie kann berechnet werden, indem die Streumessung durch den Abstand vom Haar zur Wand geteilt wird. In meinem Fall ist dies eine durchschnittliche Streuung von 2,2 cm geteilt durch 187 cm.
In numerischer Form lautet die Gleichung wie folgt:
D=1(0,000065) über2,2/187
Und ich habe D = 0,005831 cm oder 58 Mikrometer. Die Dicke der Haare von Menschen liegt normalerweise im Bereich von 17 bis 180 Mikron, und unser Haar passt perfekt hinein, obwohl es sich als etwas dünner als der Durchschnitt herausstellte.
Versuchen Sie dies zu Hause und teilen Sie die Ergebnisse in den Kommentaren.
Stichworte
Beugung . Krümmung der Wellen beim Treffen mit einem Objekt. Das von den Wellen während der Beugung erzeugte Muster kann verwendet werden, um die Struktur kleiner Objekte zu bestimmen - beispielsweise die Dicke eines menschlichen Haares.
Laser Ein Gerät, das einen dichten Strahl kohärenten Lichts derselben Farbe erzeugt. Laser werden zum Bohren von Löchern, Schneiden, Ausrichten, als Führung sowie in der Chirurgie verwendet.
Physik Wissenschaftliche Untersuchung der Natur und Eigenschaften von Materie und Energie.
Wellenlänge . Der Abstand zwischen zwei Spitzen oder Einbrüchen benachbarter Wellen in einer Sequenz. Sichtbares Licht, das wie jede elektromagnetische Strahlung eine Welle ist, umfasst Wellen mit einer Länge von 380 nm (violett) bis 740 nm (rot). Strahlung mit kürzeren Wellenlängen als sichtbares Licht besteht aus Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und ultraviolettem Licht. Mit langen Längen - Infrarotlicht, Mikrowellen und Radio.