Totalna abstrakcja, tak w skrócie można opisać dzisiejszy wpis na #Konstruktorelektrykamator
Czyli jak w domowych warunkach zbadać częstotliwość drgań generatora pracującego na setkach teraherców. Przypomnę że typowe radio UKF to okolice 100MHz, czyli sto milionów okresów na sekundę. Wifi oraz mikrofalówka działa na 2,4GHz, czyli 2,4 miliarda drgań na sekundę. A ja piszę o częstotliwości w setkach THz czyli setkach bilionów drgań na sekundę. Tak szybko to się liczyć nie da, ale da się to zmierzyć.
Zaciekawiłem was choć trochę?
No to teraz troche wyjaśnienia.
Częstotliwości w setkach THz to po prostu zakres pasma fal radiowych nazywany światłem widzialnym. Czyli zmierzymy sobie długość fali światła. W zależności od koloru światła będzie ona krótsza lub dłuższa.
Zaczęło się od tego że dostałem zlecenie na wykonanie #elektronika czujnika do niwelatora laserowego. Producent tego sprzętu niestety nie podaje konkretnej długości fali. Prócz tego że jest czerwony, ale to za mało.
Bo element światłoczuły najlepiej jak by był wrażliwy na ten sam kolor (długość fali) co nadajnik.
Do takich pomiarów używa się siatki dyfrakcyjnej. Ale cóż to jest ta siatka dyfrakcyjna? Jest to element który przepuszcza światło przez setki bardzo wąskich nacięć. Światło przechodząc przez takie nacięcia załamuje się. Każda taka szczelina staje się lokalnym źródłem światła. Teoretycznie wszystkie mają tą samą fazę, czyli szczyt i dolina sinusoidy są w tym samym momencie. Ale ze względu na to że nie są jednym punktem tylko są oddalone od siebie to dochodzi do interferencji fal. Tam gdzie spotykają się szczyty z dolinami dochodzi do niwelowania się sygnałów, a gdy spotkają się dwie fale szczytami to tam mamy podwójną jasność, i tam widać plamkę światła.
Najtańsze siatki na allegro to ok 30zl, plus kilka dni czekania.
Zamiast siatki dyfrakcyjnej można też użyć lustra dyfrakcyjnego. Tylko skąd takie wziąć? A to już jest dużo prostsze. Bo takim lustrem jest każda zapisana płyta CD. odległość między ścieżkami zapisu to 1,6μm, czyli 0,0016mm.
Teraz do wzoru z ostatniego zdjęcia podstawiamy dane z drugiego zdjęcia i liczymy. (Przykład jest na zielonym laserze, ale zaczęło się od pomiarów na czerwonym)
d to odległość między liniami lustra dyfrakcyjnego, u nas to będzie 0,0000016m=1,6μm
x to odległość między środkową kropką odbitego światła a odbiciem dyfrakcyjnym (zewnętrznym), tutaj 0,89m.
k to który numer odbicia, licząc od środkowej kropki, u nas to będzie 2
l to odległość od lustra do środkowej kropki, tutaj równy 1m
Podstawiamy do wzoru i wychodzi takie coś:
(0,0000016*0,89)/(2*(√0,89²+1²))=
=5,12*10^-7m czyli 0,000000512m co można zapisać jako 512nm. Teraz porównując to z 3 zdjęciem jak byk wychodzi zielony kolor. Oczywiście pomiar może być obarczony błędem więc rownie dobrze może to być 500 albo 520nm.
W przypadku czerwonego lasera były to dane: x=0,73m, k=1, l=1,61m. Dla chętnych policzyć długość fali.
No dobra, mamy długość fali ale była mowa o liczeniu częstotliwość. Proszę bardzo, teraz jest już łatwo.
f=c/lambda, c to prędkość światła, lambda to długość fali.
299 792 458/5,12*10^-7 daje nam 585532144531250Hz, zaokrąglając i skracając jednostki daje nam to 585,5THz
Ot Voila, prawda że #fizyka jest prosta i fascynująca? A #matematyka to królowa nauk.