Turnaj mladých fyziků 2014

Turnaj mladých fyziků 2014 poznámky k úlohám 2 a 16 Petr Chaloupka FJFI ČVUT CZ petr.chaloupka@fjfi.cvut.cz

Úloha č. 2

Hologram.. Vynalezeno 1948 Denisem Gaborem pro potřeby elektronové mikroskopie původní název wavefront reconstruction 1962 Leith and Upatnieks použili laser postupné masové rozšíření 1971 Gabor Nobelova cena

Stereoskopické vidění 2D projekce 3D reality Film je zaznamenává pouze intenzitu světla ztráta informace o fázi tj. odkud světlo přislo chybí pocit hloubky stereopsie

Klasická fotografie 2D projekce 3D reality Film je zaznamenává pouze intenzitu světla ztráta informace o fázi tj. odkud světlo přislo chybí pocit hloubky stereoskopie paralaxa

Hologram Schopnost rekonstrukce kompletní vlnoplochy z informace na desce (fotofilmu) Záznam a rekonstrukce pomocí difrakčních obrazců Pohled na záznam na desce je jako bychom se dívali na scénu skrze okno.

Hologram Tak daleko ještě nejsme...

Hologram

Hologram-záznam interferenční obrazec

Hologram-záznam, čtení

Scratch - hologramy soustava vrypů kruhových tvarů scratchograms, abrasion holography, hologravure známo od cca 1930 zpopularizováno W. Beatem okolo 1990: http://amasci.com/amateur/holo1.html může být k vidění na autech...

Scratch - hologramy Začátek je jasný: Rozdělte chtěný tvar do bodů kolem každého bodu vytvořte (vyškrábněte) kružnici zdánlivá hloubka bodu bude záviset na poloměru

Jak fungují? Z jednoho kruhového vrypu tak vzniknou dva viditelné body...

Scratch - hologramy Začátek je jasný: Rozdělte chtěný tvar do bodů kolem každého bodu vytvořte (vyškrábněte) kružnici zdánlivá hloubka bodu bude záviset na poloměru

Jak vyrobit co nejlépe? Jaký materiál na podložky:plast, kov,...? Může být průhledná? Jak udělat co nejlépe vrypy? Záleží na hloubce a tvaru vrypu? Lze to udělat automaticky?... http://www.instructables.com/id/evlhft9f1l8vzme/?allsteps

Jak vyrobit co nejlépe? Jaký materiál na podložky:plast, kov,...? Může být průhledná? Jak udělat co nejlépe vrypy? Záleží na hloubce a tvaru vrypu? Lze to udělat automaticky? http://www.instructables.com/id/evlhft9f1l8vzme/?allsteps

Zajímavé otázky Jedná se o opravdový hologram?( dle mého názoru velmi náročné spíše k rozmyšlení) odraz vs difrakce jak to závisí na tvaru drážky? Co lze a nelze vytvořit? Jak souvisí hloubka obrazu s poloměry drážek? dvojitý obraz... deformace Jak se bude měnit obraz při různém směru pohledu? co s tím? polopropustné předměty (opacita)

A co dál... jiné než jen kruhové vrypy, barevnost software Jak vylepšit prezentaci ukázka video, demonstrace

Literatura...trochu nových věcí, které jsem našel výborná prezentace na konferenci 9th International Symposium on Display Holography (ISDH 2012): river-valley.tv/drawing-light-fields-hand-drawn-approaches-toabrasion-holography/ a související článek: Drawing Light-fields: Hand-drawn Approaches to Abrasion Holography : Journal of Physics: Conference Series 415 (2013) 012033 Další články: Hologravure as a computer-generated and laser engraved scratch hologram :Optics Communications 284 (2011) 112117 Holograms: made from scratch : Proc. SPIE 8842, Novel Optical Systems Design and Optimization XVI, 88420W (September 30, 2013); doi:10.1117/12.2023321

Software? Na internetu údajně existují různé softwary na generování těchto hologramů netestoval jsem POZOR! Může to být bonus navíc, ale slepé používání softwaru není dobré řešení úlohy. Máte porozumět problému a zodpovědět fyzikální otázky.

Úloha č. 16

Magnetická brzda magnet vhozený měděné(hliníkové trubky)

Magnetická brzda magnet vhozený měděné(hliníkové trubky) a naopak... trubka vhozená do magnetu... pole ~ 10T vzd8lenost ~1-2m t~2h!!!

Na první pohled... Změna magnetického pole indukuje el. proudy (Foucaultovy proudy), ty vytvářejí magnetické pole, které zpětně působí na padající magnet

Na první pohled... Změna magnetického pole indukuje el. proudy (Foucaultovy proudy), ty vytvářejí magnetické pole, které zpětně působí na padající magnet Lenzův zákon: indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně magnetického indukčního toku, která je jeho příčinou. A máme hotovo...?

Foucaultovy vířivé proudy elektromagnetická indukce: obecně...

Foucaultovy vířivé proudy Indukované napětí a prod vzniká v každém vodiči libovolného tvaru. objeveny v roce 1851 J. B. L. Foucaultem anglicky: eddy currents

Foucaultovy vířivé proudy Ve výsledku působí proti pohybu, který je indukoval Dochází k přeměně energie na teplo Praktické důsledky W =I 2 R ztráty energie v transformátorech využití laminování

Foucaultovy vířivé proudy Ve výsledku působí proti pohybu, který je indukoval Dochází k přeměně energie na teplo Praktické důsledky W =I 2 R ztráty energie v transformátorech využití laminování ohřev kovů při tavení magnetické brzdy (např. vlaky, v elektroměrech) http://www.youtube.com/watch?v=7_-rqkyatwi

Foucaultovy vířivé proudy Ve výsledku působí proti pohybu, který je indukoval Dochází k přeměně energie na teplo Praktické důsledky W =I 2 R ztráty energie v transformátorech využití laminování ohřev kovů při tavení magnetické brzdy (např. vlaky, v elektroměrech) http://www.youtube.com/watch?v=7_-rqkyatwi testování poruch v materiálech

Foucaultovy vířivé proudy Ve výsledku působí proti pohybu, který je indukoval Dochází k přeměně energie na teplo Praktické důsledky W =I 2 R ztráty energie v transformátorech využití laminování ohřev kovů při tavení magnetické brzdy (např. vlaky, v elektroměrech) http://www.youtube.com/watch?v=7_-rqkyatwi

Ověření existujících modelů V literatuře existuje spousta předpovědí, co lze čekat. Měli bychom být schopni ověřit některé z nich. Jak závisí brzdná síla na rychlosti - ověření předpokladu Jaká bude terminální rychlost Na čem bude záviset? O kolik se naše výsledky liší od předpovědí? Proč? Jaká předpověď je nejlepší?

Jak technicky provést měření Čím lepší bude měřící aparatura, tím zajímavější měření lze provádět. Nevynalézejte kolo... Existují měřící aparatury, které dokáží měřit pozici a čas. Zeptejte se. Většina experimentů v literatuře měří terminální rychlost - tj. čas Šlo by možná použít i vzduchovou dráhu

Co nás může ještě zajímat máme možnost vymyslet si jakékoliv zajímavé otázky, i když je nutně nemusíme umět spočítat. Jaka bude výsledek záviset na tloušťce trubky skin efekt Bude mít magnet při pádu nějakou preferovanou orientaci? Bude experiment fungovat i když bude trubka rozříznuta? Jak potom potečou proudy? Co když pustíme několik magnetů za sebou (z určitou mezerou)? Můžeme ověřit zákon zachování energie? Existuje nějaký snadno přístupný software pro simulaci?

Jak technicky provést měření Čím lepší bude měřící aparatura, tím zajímavější měření lze provádět. Nevynalézejte kolo... Existují měřící aparatury, které dokáží měřit pozici a čas. Zeptejte se. Většina experimentů v literatuře měří terminální rychlost - tj. čas dobře popsáno v literatuře Šlo by možná použít i vzduchovou dráhu, pružinu,.