Optischen Levitation ist eine Methode für schwebende dielektrische Objekten Mikrometer Größe mit Laserlicht. Nutzung von Computern und Automatisierungssysteme, ein Experiment auf optischen Levitation kann ferngesteuert werden. Hier präsentieren wir Ihnen ein ferngesteuertes optischen Levitation System sowohl für die verwendet pädagogische und wissenschaftliche Zwecke.
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Methodenartikel
Sichere Experimente in optischen Levitation des geladenen Tröpfchen mit Remote Labs
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die Arbeit stellt ein Experiment, das die Studie der grundlegenden physikalischen Prozesse, wie Photon Druck, Beugung von Licht oder die Bewegung von geladenen Teilchen in elektrischen Feldern ermöglicht. In diesem Experiment einer fokussierten Laserstrahl zeigt nach oben schweben Flüssigkeitströpfchen. Die Tröpfchen werden durch den Druck der Photon von der fokussierte Laserstrahl schwebte die die Schwerkraft ausgleicht. Die Beugungsmuster erstellt, wenn mit Laserlicht beleuchtet kann helfen, die Größe eines eingeschlossenen Tropfens zu messen. Die Ladung des eingeschlossenen Tropfenabscheiders kann bestimmt werden, durch das Studium der Bewegung, wenn ein vertikal gerichtetes elektrisches Feld angelegt wird. Es gibt mehrere Gründe für dieses Experiment aus der Ferne gesteuert werden. Der Aufwand für das Setup in grundständige Lehre Labors normalerweise verfügbaren Betrag überschreitet. Das Experiment erfordert einen Laser der Klasse 4, das ist schädlich für Haut und Augen und das Experiment verwendet Spannungen, die schädlich sind.
Einleitung
Die Tatsache, dass Licht Schwung trägt wurde zuerst von Kepler vorgeschlagen, wenn er erklärt, warum der Schweif eines Kometen zeigt immer von der Sonne entfernt. Der Einsatz eines Lasers zu bewegen und makroskopische Objekte fangen wurde zuerst von A. Ashkin berichtet und J. M. Dziedzic 1971 wenn sie gezeigt, dass es möglich ist, Mikrometer schweben kleine dielektrische Objekte1. Das eingeschlossene Objekt ausgesetzt war eine nach oben gerichtet Laserstrahl. Teil des Laserstrahls spiegelte sich auf dem Objekt die Strahlungsdruck auf ihm, die ausreichte auferlegt, um Schwerkraft auszugleichen. Die meisten des Lichtes, jedoch durch das Dielektri....
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Protokoll
Hinweis: In diesem Experiment verwendete Laser ist ein Laser der Klasse IV liefert bis zu 1 W sichtbare Laserstrahlung. Alle Mitarbeiter in das Laserlabor vorhanden müssen angemessene Laser Sicherheitstraining durchgeführt haben.
1. praktische experimentelles Protokoll
- Sicherheit
- Stellen Sie sicher, dass jeder im Labor bewusst ist, dass ein Laser eingeschaltet wird.
- Schalten Sie den Laser-Warnlampe im Labor.
- Überprüfen Sie, dass keine Uhr oder Metall Ringe getragen und die Laser-Schutzbrille aufsetzen.
- Überprüfen Sie, dass die vier Licht absorbierenden Bretter, das Experiment am nächsten si....
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Ergebnisse
Wenn der Laserstrahl ist gut ausgerichtet, und die Bodenplatte sauber ist, sind die Tropfen fast sofort gefangen. Wenn ein Tröpfchen eingeschlossen ist kann es für mehrere Stunden, in der Falle bleiben so dass genügend Zeit für Untersuchungen. Den Radius R der Tröpfchen liegt im Bereich von 25 ≤ f ≤ 35 µm und die Ladung zwischen 1.1x10-17 ±1.1 X10-18 C und 5.5x10-16 ±5.5 X10-17 C. gemessen wurde Die Größe der Tropfen bleibt nach unseren.......
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Diskussion
Dieses Werk stellt eine Einrichtung für die Durchführung einer modernen Physik Experiments in der Tröpfchen optisch schwebte sind. Das Experiment kann entweder in einer traditionellen praktische Weise oder aus der Ferne durchgeführt werden. Mit der remote-System erhalten Studenten und Forscher auf der ganzen Welt Zugang zu den Versuchsaufbau. Dies garantiert auch den Benutzern Sicherheit, da sie nicht brauchen, um in Anwesenheit der Hochleistungslaser und elektrische Felder für das Experiment benötigt werden. Darüber hin.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde vom schwedischen Forschungsrat, Carl-Trygger´s-Stiftung für wissenschaftliche Forschung und das spanische Ministerium für Wirtschaft und die Wettbewerbsfähigkeit im Rahmen des Projekts CICYT DPI2014-55932-C2-2-R. unterstützt Dank Sannarpsgymnasiet für die Vermietung versuchen uns die RL mit Studenten.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| GEM 532 | Laser Quantum | Green Laser mit einstellbarer Leistung zwischen 50 mW und 2 W | |
| Lateral Effect Positionssensor | THOR Lab | PDP90A | PSD zur Messung der Position des Tröpfchens in der Pipette |
| Educational Spectrometer Kit, Metric | THOR Lab | EDU-SPEB1/M | Spiegel und andere Elemente zur Steuerung des Laserstrahls |
| Pipette | selbst hergestellt | Die Kammer, in der das Tröpfchen gefangen ist, wurde speziell für dieses Setup | |
| AC/DC Netzteil | Keithley Instruments, Inc. hergestellt. | 2380-500-30 | A Netzteil zur Erzeugung des elektrischen Feldes (0V - 500V DC) |
| Stromverteiler | APC | AP7900 | A PDU zum Fernanschluss der Laborgeräte |
Referenzen
- Ashkin, A., Dziedzic, J. Optical levitation by radiation pressure. Applied Physics Letters. 19, 283-285 (1971).
- Roosen, G., Imbert, C. Optical levitation by means of two horizontal laser beams: A theoretical and experimental study. Physics Letters.
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Nachdrucke und Genehmigungen
