Name: Pomiar kształtów drgań własnych Chladniego za pomocą dźwigni optycznej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-05T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 39 s
Description: Poznaj metodę pomiaru kształtów drgań własnych Chladniego za pomocą dźwigni optycznej. Ta prosta technika umożliwia ilościową analizę wibracji płyt sprężystych przy niskich kosztach.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (grant nr 11772045) oraz Projekt Reformy Edukacji i Nauczania Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pekinie (grant nr JG2017M58).

1. Układ eksperymentalny i procedury
UWAGA: Układ eksperymentalny należy przygotować zgodnie z Rysunkiem 2.
<ol>
	<li>Przygotowanie układu wibracyjnego
	<ol>
		<li>Przygotuj trzy lustrzane, okrągłe płyty akrylowe o grubości 1,0 mm i średnicach odpowiednio 150 mm, 200 mm i 250 mm. Wywierć otwór o średnicy 3 mm w centrum każdej płyty. Zaznacz kilka czarnych punktów co 5 mm wzdłuż dowolnego promienia.</li>
		<li>Przymocuj każdą płytę do ramienia napędowego wibratora za pomocą śruby w punkcie centralnym. Steruj wibratorem za pomocą fali sinusoidalnej z generatora przebiegów; do eksperymentu rezonansowego wystarczające będą ustawienia domyślne. 
		UWAGA: Kierunek wzbudzenia wibratora jest poziomy, aby ułatwić późniejsze przesuwanie ekranu.</li>
		<li>Wyznaczanie częstotliwości rezonansowej
		<ol>
			<li>Ustaw pisak laserowy tak, aby wiązka lasera padała prostopadle na drgającą płytę, w taki sposób, by wiązka odbijała się od niej na oddalony ekran świetlny. Odległości między pisakiem laserowym a płytą oraz między płytą a ekranem świetlnym wynoszą odpowiednio 120 mm i 500 mm. 
			UWAGA: Im większa odległość między ekranem świetlnym a drgającą płytą, tym zjawisko jest bardziej wyraźne. Zauważono również, że niniejszą metodą można mierzyć kształty drgań zarówno osiowo-symetrycznych, jak i nieosiowo-symetrycznych. Ze względu na prostotę i wygodę, w niniejszej publikacji zaprezentowano jedynie zastosowanie w wyznaczaniu osiowo-symetrycznych kształtów drgań trzech okrągłych płyt. Wówczas wystarczy zmierzyć amplitudę drgań wzdłuż dowolnego kierunku promieniowego, aby odtworzyć dwuwymiarowy kształt drgań płyty.</li>
			<li>Przesuwaj pisak laserowy w kierunku prostopadłym do jego osi, aby punkt padania wiązki skanował średnicę, podczas gdy generator sygnałów stale zmienia częstotliwość. Wykonuj to szybko, aż do momentu, gdy długość plamki zostanie znacząco rozciągnięta wzdłuż średnicy podczas skanowania w pewnym zakresie częstotliwości, a pojawią się również plamki niemal pozbawione rozszerzenia. Dla płyt o średnicach 150 mm, 200 mm i 250 mm zakresy częstotliwości poddawane skanowaniu wynoszą odpowiednio 200-400 Hz, 100-300 Hz i 50-250 Hz.</li>
			<li>Skanuj ten konkretny zakres częstotliwości powoli i wybierz częstotliwość, przy której plamka rozszerza się najbardziej wyraźnie. Stwierdzono, że dla płyt o średnicach 150 mm, 200 mm i 250 mm częstotliwości rezonansowe wynoszą odpowiednio 346 Hz, 214 Hz i 150 Hz.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie toru optycznego i układu pomiarowego
	<ol>
		<li>Ustaw ekran świetlny równolegle do drgającej płyty. Odmierz odległość za pomocą miarki, przyjmując 500 mm jako odległość początkową.</li>
		<li>Ustaw pisak laserowy tak, aby wiązka padała prostopadle na płytę i odbijała się na oddalony ekran świetlny. Upewnij się, że wcześniej wykonane oznaczenia mogą zostać zeskanowane podczas przesuwania pisaka laserowego. 
		UWAGA: Wiązka lasera musi padać prostopadle na płytę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pomiary eksperymentalne
	<ol>
		<li>Włącz generator sygnałów i ustaw częstotliwość wzbudzenia na taką samą, jaka została wyznaczona w kroku 1.1.3.3. Intensywność sygnału powinna być tak mała, jak to możliwe, pod warunkiem, że plamka światła na ekranie jest wystarczająco duża, aby można ją było zarejestrować.</li>
		<li>Wyreguluj pisak laserowy tak, aby punkt padania wiązki pokrywał się z pierwszym znacznikiem, czyli najbliższym znacznikiem od punktu mocowania płyty.</li>
		<li>Przesuwaj ekran z odległości D równej 500 mm do 1000 mm i mierz długość plamki L na ekranie co 50 mm. Zapisuj dane w formie tabelarycznej.</li>
		<li>Wyreguluj pisak laserowy tak, aby punkt padania wiązki znajdował się kolejno przy następnym znaczniku i powtarzaj krok 1.3.3, aż wszystkie znaczniki zostaną zmierzone. 
		UWAGA: Ponieważ płyty akrylowe łatwo ulegają odkształceniom plastycznym pod wpływem wzbudzenia, proces pomiarowy jednej płyty nie może być przerywany na dłuższy czas.</li>
		<li>Zastąp poprzednią płytę następną i powtórz kroki od 1.3.1 do 1.3.4.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przetwarzanie danych
<ol>
	<li>Wyznacz kąt θ między światłem padającym a odbitym za pomocą relacji: 
	<img alt="Równanie matematyczne dla stanu równowagi statycznej, wiążące kąty i pozycje; stosowane w analizie fizycznej." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"> 
	gdzie D jest odległością między pozycją spoczynkową drgającej płyty a ekranem świetlnym, w to amplituda drgań płyty, a L to długość plamki świetlnej na ekranie. Kilka par wartości D i L uzyskuje się w kroku 1.3.3.</li>
	<li>Wyznacz nachylenie <img alt="Pochodna matematyczna dw/dr, reprezentująca szybkość zmiany, wzór z analizy matematycznej." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ02v3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2"> postaci mody zgodnie z wzorem: 
	<img alt="Równanie różniczkowe dw/dr=θ/2=1/4(L/D); reprezentacja wzoru matematycznego." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ03.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 3"> 
	UWAGA: Uzyskane nachylenie jest zawsze dodatnie przy zastosowaniu równań (1) i (2).</li>
	<li>Zastosuj znak minus pomiędzy dwoma punktami zerowymi, aby uzyskać rzeczywisty rozkład nachylenia. 
	UWAGA: Nie ma znaczenia, czy korekta rozpoczyna się od pierwszego, czy od drugiego punktu zerowego.</li>
	<li>Całkuj rozkład nachylenia każdej płyty i wyznacz stałą całkowania na podstawie węzłów, aby uzyskać postać mody za pomocą wzoru: 
	<img alt="Równanie równowagi statycznej w formie różniczkowej, przedstawione jako wzór matematyczny." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ04.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 4"> 
	UWAGA: Węzły odpowiadają największemu nachyleniu postaci mody. Jest to stała wyznaczana przez położenie linii węzłowych wzoru Chladniego przedstawionego na Rysunku 2.</li>
	<li>Oblicz niepewność nachylenia12 za pomocą wzoru: 
	<img alt="Równanie błędu statystycznego ze zmiennymi do obliczeń niepewności w analizie eksperymentalnej." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ05.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 5"> 
	UWAGA: t0.95(n – 2) to czynnik rozkładu t dla poziomu ufności 95% i stopni swobody n-2, który w tym przypadku wynosi około 2. Sr to błąd standardowy regresji liniowej dla D i L, Um oznacza niepewność pomiaru odległości Di, która tutaj wynosi 0,5 mm. Średnia odległość pomiarowa jest zdefiniowana wzorem <img alt="Równanie obliczania średniej, ΣDi/n, schemat analizy matematycznej i statystyki." src="/files/ftp_upload/61020/61020equ06v3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 6">, a n oznacza całkowitą liczbę pomiarów Di.</li>
</ol>

<ol><li>Waller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrations+of+free+circular+plates.+Part+1%3A+Normal+modes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Physical+Society%22%5BJournal%5D)">Vibrations of free circular plates. Part 1: Normal modes.</a> Proceedings of the Physical Society. 50 (1), 70-76 (1938).</li>
<li>Waller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrations+of+free+square+plates%3A+part+I.+Normal+vibrating+modes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Physical+Society%22%5BJournal%5D)">Vibrations of free square plates: part I. Normal vibrating modes.</a> Proceedings of the Physical Society. 51 (5), 831-844 (1939).</li>
<li>Waller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrations+of+free+plates%3A+isosceles+right-angled+triangles%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Physical+Society%22%5BJournal%5D)">Vibrations of free plates: isosceles right-angled triangles.</a> Proceedings of the Physical Society. 53 (1), 35-39 (1941).</li>
<li>Waller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrations+of+Free+Rectangular+Plates%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Physical+Society+Section+B%22%5BJournal%5D)">Vibrations of Free Rectangular Plates.</a> Proceedings of the Physical Society Section B. 62 (5), 277-285 (1949).</li>
<li>Waller, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrations+of+Free+Elliptical+Plates%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Physical+Society+Section+B%22%5BJournal%5D)">Vibrations of Free Elliptical Plates.</a> Proceedings of the Physical Society Section B. 63 (6), 451-455 (1950).</li>
<li>Tuan, P. H., Wen, C. P., Chiang, P. Y., Yu, Y. T., Liang, H. C., Huang, K. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+resonant+vibration+of+thin+plates%3A+Reconstruction+of+Chladni+patterns+and+determination+of+resonant+wave+numbers%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Exploring the resonant vibration of thin plates: Reconstruction of Chladni patterns and determination of resonant wave numbers.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 137 (4), 2113-2123 (2015).</li>
<li>Tuan, P. H., Lai, Y. H., Wen, C. P., Huang, K. F., Chen, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Point-driven+modern+Chladni+figures+with+symmetry+breaking%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Point-driven modern Chladni figures with symmetry breaking.</a> Scientific Reports. 8 (1), 10844(2018).</li>
<li>Castellini, P., Martarelli, M., Tomasini, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+Doppler+Vibrometry%3A+Development+of+advanced+solutions+answering+to+technology%27s+needs%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanical+Systems+and+Signal+Processing%22%5BJournal%5D)">Laser Doppler Vibrometry: Development of advanced solutions answering to technology's needs.</a> Mechanical Systems and Signal Processing. 20 (6), 1265-1285 (2006).</li>
<li>Sels, S., Vanlanduit, S., Bogaerts, B., Penne, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+full-field+vibration+measurements+using+a+handheld+single-point+laser+Doppler+vibrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanical+Systems+and+Signal+Processing%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional full-field vibration measurements using a handheld single-point laser Doppler vibrometer.</a> Mechanical Systems and Signal Processing. 126, 427-438 (2019).</li>
<li>Georgas, P. J., Schajer, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Measurement+of+Plate+Natural+Frequencies+and+Vibration+Mode+Shapes+Using+ESPI%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Measurement of Plate Natural Frequencies and Vibration Mode Shapes Using ESPI.</a> Experimental Mechanics. 53 (8), 1461-1466 (2013).</li>
<li>Luo, Y., Feng, R., Li, X. D., Liu, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+approach+to+determine+the+mode+shapes+of+Chladni+plates+based+on+the+optical+lever+method%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">A simple approach to determine the mode shapes of Chladni plates based on the optical lever method.</a> European Journal of Physics. 40, 065001(2019).</li>
<li>Coleman, H. W., Steele, W. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aColeman%2C+HW+%22Experimentation+and+uncertainty+analysis+for+engineer%22">Experimentation and uncertainty analysis for engineer</a>. , John Wiley & Sons. New York, NY. (1999).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Metoda dźwigni optycznej została przyjęta w tym artykule w celu określenia kształtu drgań płytki, ponieważ wzór Chladniego może pokazywać tylko linie węzłowe wibrującej płyty. Aby określić kształt drgań własnych płyty, należy wcześniej uzyskać zależność między nachyleniem i odległością ekranu świetlnego a długością plamki. Następnie, poprzez obliczenia całkowania określonego, można było ilościowo określić kształt drgań wzorca Chladniego.
Ogólnie rzecz biorąc, cały proces obecnego podejścia obe...

Kształty trybu Chladni są bardzo interesujące zarówno w zastosowaniach naukowych, jak i inżynieryjnych. Wzory Chladniego są reakcjami fal fizycznych, a wzór fal można zilustrować różnymi metodami. Jest to dobrze znana metoda pokazywania różnych trybów drgań na płycie sprężystej poprzez obrysowanie linii węzłowych. Małe cząstki są zawsze wykorzystywane do pokazania wzorów Chladniego, ponieważ mogą zatrzymać się w węzłach, w których względna amplituda drgań płytki wynosi zero, a pozycje węzłów zmieniają się w trybie rezonansowym, tworząc różne wzory Chladniego.
Wielu badaczy zwróciło uwagę na różne wzorce Chladniego, ale pokazują one tylko linie węzłowe kształtów modów, kształty drgań (tj. amplituda drgań) między liniami węzłowymi nie są zilustrowane. Waller badał drgania swobodne circle1, square2, równoramienne trójkąty prostokątne3, rectangular4, elliptical5 tablic i ilustrowane są na nich różne wzory Chladniego. Tuan i in. zrekonstruowali różne wzorce Chladniego zarówno za pomocą podejścia eksperymentalnego, jak i teoretycznego, a niejednorodne równanie Helmholtza zostało przyjęte podczas modelowania teoretycznego6,7. Jest to popularna metoda wykorzystania laserowego wibrometru dopplerowskiego (LDV) lub elektronicznej interferometrii plamkowej (ESPI) do ilościowego pomiaru kształtów drgań własnych wzorców Chladniego8,9,10. Chociaż LDV umożliwia rozdzielczość amplitudy femtometru i bardzo wysokie zakresy częstotliwości, niestety cena LDV jest również nieco wysoka w przypadku demonstracji w klasie i/lub edukacji fizycznej w college'u. Mając to na uwadze, w niniejszym artykule zaproponowano proste podejście do ilościowego określania kształtów drgań własnych wzoru Chladniego przy niskich kosztach, ponieważ w tym przypadku potrzebne jest tylko dodatkowe pióro laserowe i ekran świetlny.
Obecna metoda pomiaru jest zilustrowana w Rysunek 111. Płyta wibracyjna ma trzy różne pozycje: pozycję spoczynkową, pozycję 1 i pozycję 2. Pozycje 1 i 2 reprezentują dwa maksymalnie wibrujące miejsca płyty. Pióro laserowe emituje prostą wiązkę na powierzchnię płytki, a jeśli płyta znajduje się w pozycji spoczynkowej, wiązka laserowa zostanie bezpośrednio odbita do ekranu świetlnego. Podczas gdy płyta znajduje się w pozycji 1 i 2, wiązka laserowa zostanie odbita odpowiednio do punktu A i B na ekranie świetlnym. Ze względu na efekt trwałości wzroku na ekranie świetlnym pojawi się jasna linia prosta. Długość jasnego światła L jest związana z odległością D między ekranem świetlnym a położeniem punktu laserowego. Różne punkty na płycie mają różne nachylenia, które można określić na podstawie relacji między L i D. Po uzyskaniu nachylenia kształtu drgań własnych w różnych punktach płytki, problem zamienia się w całkę oznaczoną. Za pomocą granicznej amplitudy drgań płyty i dyskretnych danych o nachyleniu można łatwo uzyskać kształt drgań płyty wibracyjnej. Cała konfiguracja eksperymentalna jest podana w Rysunek 211.
Ten artykuł opisuje eksperymentalną konfigurację i procedurę dla metody dźwigni optycznej do pomiaru kształtów modów Chladniego. Zilustrowano również niektóre typowe wyniki eksperymentalne.

<table><tbody><tr><td>Płyty akrylowe Fabryka</td><td>produktów do soczewek Dongguan Jinzhu Trzy</td><td></td><td>lustrzane okrągłe płyty akrylowe o grubości 1,0 mm i średnicy odpowiednio 150 mm, 200 mm i 250 mm. Łatwo się odkształcają.</td></tr><tr><td>Długopis laserowy</td><td>Deli Group</td><td>2802</td><td>Czerwony laser jest bardziej przyjazny dla widza. Im cieńsza wiązka laserowa, tym lepiej.</td></tr><tr><td>Jasny ekran</td><td>Północne szkło hartowane Niestandardowy sklep</td><td></td> Taobao Na <td>szkle można umieścić kilka warstw matowych naklejek, aby uzyskać efekt matowego szkła.</td></tr><tr><td>Linijka</td><td>Deli Group</td><td>DL8015</td><td>Długość wynosi 1 m, a wartość podziału to 1 mm.</td></tr><tr><td>Generator sygnałów</td><td>Dayang Nauka Edukacja Taobao Sklep</td><td>TFG6920A</td><td>Dostępne są popularne w laboratoriach uniwersyteckich.</td></tr><tr><td>Wibrator</td><td>Dayang Nauka Edukacja Taobao Sklep</td><td></td><td>Maksymalna amplituda to 1,5 cm. Moc jest na tyle duża, że powoduje zauważalne zjawisko, gdy deska wibruje. W przeciwnym razie dodaj wzmacniacz mocy.</td></tr></tbody></table>

pomiar kształtów drgań własnych chladniego za pomocą dźwigni optycznej

Measurement of Chladni Mode Shapes with an Optical Lever Method

Ilościowe określanie wzoru Chladniego na elastycznej płycie jest bardzo interesujące zarówno w naukach fizycznych, jak i inżynieryjnych. W artykule zaproponowano metodę pomiaru kształtów drgań własnych płyty wibrującej w oparciu o metodę dźwigni optycznej. W pomiarze zastosowano trzy okrągłe płytki akrylowe pod różnymi centralnymi wzbudzeniami harmonicznymi. W odróżnieniu od tradycyjnej metody, w tym nowatorskim podejściu wykorzystuje się tylko zwykły długopis laserowy i ekran świetlny wykonany ze szlifowanego szkła. Podejście jest następujące: pióro laserowe kieruje wiązkę prostopadle na wibrującą płytę, a następnie wiązka odbija się od ekranu świetlnego w oddali, na którym tworzy się odcinek linii wykonany z odbitego punktu. Ze względu na zasadę trwałości wzroku, plamkę świetlną można odczytać jako jasną linię prostą. Zależność między nachyleniem kształtu drgań własnych, długością plamki świetlnej oraz odległością płyty wibracyjnej i ekranu świetlnego można uzyskać za pomocą operacji algebraicznych. Następnie kształt drgań własnych można określić, całkując rozkład nachylenia z odpowiednimi warunkami brzegowymi. W tak prosty sposób można było również dalej określić kształty drgań pełnych pola na płycie Chladniego.

Częstotliwość wzbudzenia, która pozwala uzyskać osiowo symetryczny wzór Chladniego, jest wyznaczana za pomocą testu sweepingu częstotliwości. Przebadano trzy okrągłe płyty akrylowe o średnicach 150 mm, 200 mm i 250 mm; wyniki wykazały, że częstotliwości rezonansowe osiowo symetryczne pierwszego rzędu dla tych trzech płyt wynoszą odpowiednio 346 Hz, 214 Hz i 150 Hz. Wyciągnięto wniosek, że wraz ze wzrostem średnicy płyta staje się bardziej elastyczna, a odpowiadająca jej częstotliwość rezonansowa ulega obniżeniu. Wzory Ch...

Zaproponowana jest prosta metoda pomiaru kształtu modów Chladniego na elastycznej płytce za pomocą dźwigni optycznej.

Pomiar kształtów drgań własnych Chladniego za pomocą dźwigni optycznej

Quantitatively determining the Chladni pattern of an elastic plate is of great interest in both physical science and engineering applications. In this ...

Ta procedura może zapewnić wyraźny wgląd w określenie kształtu drgań własnych Chladniego za pomocą metody dźwigni optycznej. Proponowana metoda jest dość prostym podejściem do ilościowego określenia kształtu drgań Chladniego przy bardzo niskich kosztach. Znajomość równania różniczkowego cząstkowego i metody elementów skończonych jest ważna dla pomyślnego przeprowadzenia procedury.Aby skonfigurować system wibracyjny, zaopatrz się w dwie lustrzane okrągłe płyty akrylowe o grubości 1 mm o średnicy odpowiednio 150 mm i średnicy 200 mm. Wywierć otwór o średnicy 3 mm w środku każdej płyty i zaznacz kilka punktów co 5 mm wzdłuż dowolnego promienia. Przymocuj każdą płytkę do pręta uruchamiającego wibratora za pomocą w środkowym punkcie i użyj generatora przebiegów, aby napędzać wibrator falą sinusoidalną.Aby uzyskać częstotliwość rezonansową, użyj pióra laserowego, aby prostopadle rzutować wiązkę laserową z odległości 120 mm na wibrującą płytę, tak aby wiązka odbijała się od ekranu świetlnego w odległości 500 mm. Szybko przesuwaj pióro laserowe w kierunku prostopadłym do jego długości, aby zeskanować średnicę, podczas gdy generator sygnału w sposób ciągły zmienia swoją częstotliwość. Kiedy

measurement-of-chladni-mode-shapes-with-an-optical-lever-method

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Przedstawiono dostosowane techniki opracowane w naszym laboratorium do budowy mikrofalowych systemów fotonicznych opartych na rezonatorach o ultra-wysokim Q w trybie galerii szeptów. Protokoły uzyskiwania i charakteryzowania tych rezonatorów są szczegółowo opisane i podano wyjaśnienie niektórych z ich zastosowań w fotonice mikrofalowej.

Mikrofalowe systemy fotoniczne oparte na rezonatorach z galerią szeptów

Duże interferometry laserowe są konstruowane w celu stworzenia nowego rodzaju astronomii opartej na falach grawitacyjnych. Ich czułość, podobnie jak w przypadku wielu innych eksperymentów wymagających wysokiej precyzji, zbliża się do podstawowych granic hałasu, takich jak drgania atomowe ich komponentów. Jesteśmy pionierami w dziedzinie technologii, które pozwalają przezwyciężyć te ograniczenia za pomocą nowatorskich kształtów wiązki laserowej.

Generacja wiązek optycznych Laguerre'a-Gaussa wyższego rzędu do precyzyjnej interferometrii

Parametryczne wzbudzenia optomechaniczne zostały ostatnio eksperymentalnie zademonstrowane w mikroprzepływowych rezonatorach optomechanicznych za pomocą ciśnienia promieniowania optycznego i stymulowanego rozpraszania Brillouina. W artykule opisano wytwarzanie tych rezonatorów mikroprzepływowych wraz z metodologiami generowania i weryfikacji oscylacji optomechanicznych.

Produkcja i testowanie mikroprzepływowych oscylatorów optomechanicznych

Informujemy, że limit dyfrakcji konwencjonalnej litografii optycznej może zostać pokonany poprzez wykorzystanie przejść organicznych pochodnych fotochromowych wywołanych przez ich fotoizomeryzację przy niskim natężeniu światła. 1-3 W tym artykule przedstawiono naszą technikę wytwarzania i dwa mechanizmy blokujące, a mianowicie: rozpuszczenie jednego fotoizomeru i utlenianie elektrochemiczne.

Modelowanie za pomocą przejść nasycalnych optycznych - produkcja i charakterystyka

Przedstawiono protokół do wykrywania i automatyzacji blokowania trybu w wstępnie dostosowanym laserze światłowodowym o rotacji polaryzacji nieliniowej. Wykrycie nagłej zmiany stanu polaryzacji wyjścia w przypadku wystąpienia blokady trybu służy do nakazania wyrównania regulatora polaryzacji wewnątrz wnęki w celu znalezienia warunków blokowania trybu.

Automatyzacja blokowania trybów w laserze światłowodowym z rotacją polaryzacji nieliniowej poprzez pomiary polaryzacji wyjściowej

Ta praca opisuje wytwarzanie i charakterystykę anizotropowych modulatorów trybu nieszczelności dla holograficznego wideo.

Charakterystyka anizotropowych modulatorów trybu nieszczelnego dla Holovideo

Przedstawiamy protokół zastosowania spektroskopii rozpraszania światła Brillouina do oczyszczonych elastyną i trypsyną włókien kolagenowych typu I macierzy zewnątrzkomórkowej w celu wydobycia ich pełnych właściwości elastycznych.

Przygotowanie włókien białkowych macierzy zewnątrzkomórkowej do spektroskopii Brillouina

Protokół ma na celu zbadanie interakcji między kropelkami a superhydrofobowymi substratami w powietrzu. Obejmuje to kalibrację systemu pomiarowego i pomiar siły oddziaływania na podłożach superhydrofobowych o różnych frakcjach siatki.

Pomiar siły oddziaływania między kroplą a podłożem superhydrofobowym metodą dźwigni optycznej

Struktura pasma fotonicznego umożliwia zrozumienie, w jaki sposób ograniczone mody elektromagnetyczne rozchodzą się w krysztale fotonicznym. W kryształach fotonicznych, które zawierają elementy magnetyczne, takim ograniczonym i rezonansowym modom optycznym towarzyszy zwiększona i zmodyfikowana aktywność magnetooptyczna. Opisujemy procedurę pomiarową mającą na celu wyodrębnienie magnetooptycznej struktury pasmowej za pomocą mikroskopii przestrzeni Fouriera.

Spektralna i kątowo-optyczna charakterystyka nanostruktur fotonicznych

Ten protokół opisuje wytwarzanie stabilnego, biologicznie istotnego materiału fantomowego do zastosowań optycznego i akustycznego obrazowania biomedycznego, o niezależnych właściwościach akustycznych i optycznych.

Stabilny materiał fantomowy do obrazowania optycznego i akustycznego

W tym artykule prześledzono cykl życia rezonatora membranowego z azotku krzemu, od projektu, przez produkcję, aż po charakterystykę.

Wytwarzanie i charakterystyka rezonatorów membranowych z azotku krzemu o wysokiej zawartości Q

Poznaj metodę pomiaru kształtów drgań własnych Chladniego za pomocą dźwigni optycznej. Ta prosta technika umożliwia ilościową analizę wibracji płyt sprężystych przy niskich kosztach.

Pomiar kształtów drgań własnych Chladniego za pomocą dźwigni optycznej

Przeglądaj więcej filmów