Cette belle lumière montre un motif de diffraction d'un faisceau laser illuminant les cheveux humains.Vous pouvez mesurer l'épaisseur d'un seul cheveu à la maison. Vous n'avez besoin que d'une pièce sombre, d'un pointeur laser, de carton, de ruban adhésif et de quelques calculs. Et, bien sûr, les cheveux de quelqu'un. Pour ceux qui aiment les vidéos éducatives - cet article est basé sur une
vidéo du Frosbite Theatre .
1. Il est nécessaire de faire un petit cadre en carton sur lequel placer les cheveux. J'ai découpé un carré en carton avec un côté d'environ 15 cm, puis j'ai coupé un petit rectangle au milieu avec des côtés d'environ 1x4 cm.
2. Prenez des cheveux humains - de votre tête ou de la tête d'un volontaire. Assurez-vous qu'il est suffisamment long pour pouvoir être collé avec du ruban adhésif des deux côtés du rectangle intérieur. Dans mon cas, les cheveux devaient avoir au moins 5 cm de long pour que je puisse les coller aux deux extrémités.
3. Collez les cheveux aussi fermement que possible des deux côtés du cadre, de sorte que les cheveux passent au milieu de la fenêtre coupée.
4. Dans une pièce sombre, tenez-vous à plus d'un mètre d'un mur vide. Tenez le cadre avec les cheveux devant vous et brillez avec un pointeur laser sur le mur, en plaçant le pointeur immédiatement après les cheveux afin que la lumière tombe dessus.
5. Vous verrez comment la lumière est diffusée des deux côtés des cheveux lorsque vous les brillez.
Les cheveux provoquent la diffraction de la lumière laser. La diffraction est la flexion du trajet d'une onde lumineuse passant près d'un objet - avec des cheveux humains ou à travers une lacune dans du papier. La lumière peut se comporter comme une vague et lorsqu'elle rencontre des cheveux, elle se brise en un motif de lignes répétitives. Ce dessin est visible sur le mur. Sa taille est liée à la taille de l'objet qui a provoqué la diffusion. Et cela signifie qu'en mesurant la taille de la diffusion, vous pouvez, en utilisant un peu de mathématiques, connaître l'épaisseur des cheveux.
6. Mesurez en centimètres la distance entre vos cheveux et le mur sur lequel le pointeur brille.
7. Découvrez la longueur d'onde de la lumière produite par le pointeur. Le pointeur rouge émettra de la lumière avec une longueur d'onde d'environ 650 nm, et du vert - environ 532 nm. Ceci est généralement indiqué sur le pointeur lui-même.
8. Mesurez la diffusion de la lumière sur le mur. Il est nécessaire de mesurer la distance entre le point central et la première bande sombre visible. Vous devez soit fixer le pointeur et le cadre avec les cheveux, soit demander à quelqu'un de les tenir pendant les mesures.
Et maintenant, vous avez toutes les données nécessaires pour calculer l'épaisseur des cheveux. Assurez-vous que toutes vos mesures sont dans les mêmes unités. Par exemple, j'ai obtenu les numéros suivants:
- La distance entre mes cheveux et le mur est de 187 cm.
- La longueur d'onde du laser est de 650 nm, soit 0,000065 cm.
- Diffusion moyenne de la lumière obtenue en mesurant sept cheveux: 2,2 cm.
Ensuite, j'ai substitué ces valeurs dans l'équation tirée de la vidéo:
Dans cette équation, D est le diamètre des cheveux, m = intervalle de dispersion. J'ai pris des mesures dans la première bande sombre, donc m = 1. λ est la longueur d'onde du laser, c'est-à-dire 0,000065 cm, Sin θ est l'angle de diffusion. Il peut être calculé en divisant la mesure de diffusion par la distance des cheveux au mur. Dans mon cas, ce sera une diffusion moyenne de 2,2 cm divisée par 187 cm.
Sous forme numérique, l'équation est la suivante:
Et j'ai obtenu D = 0,005831 cm ou 58 microns. L'épaisseur des cheveux des gens est généralement comprise entre 17 et 180 microns, et nos cheveux s'y intègrent parfaitement, bien qu'ils se soient révélés légèrement plus fins que la moyenne.
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Mots clefs
Diffraction . Courbure des vagues lors de la rencontre avec un objet. Le motif généré par les ondes lors de la diffraction peut être utilisé pour déterminer la structure de petits objets - par exemple, l'épaisseur d'un cheveu humain.
Laser Un appareil qui produit un faisceau dense de lumière cohérente de la même couleur. Les lasers sont utilisés pour faire des trous, couper, aligner, comme guides, ainsi qu'en chirurgie.
La physique Étude scientifique de la nature et des propriétés de la matière et de l'énergie.
Longueur d'onde . La distance entre deux pics ou creux d'ondes adjacentes dans une séquence. La lumière visible, qui, comme tout rayonnement électromagnétique, est une onde, comprend des ondes dont la longueur varie de 380 nm (violet) à 740 nm (rouge). Les rayonnements dont la longueur d'onde est plus courte que la lumière visible sont les rayons gamma, les rayons X et la lumière ultraviolette. Avec de grandes longueurs - lumière infrarouge, micro-ondes et radio.