Министерство образования РС(Я)
Региональный-координационный центр
Научно-социальной программы «Шаг в будущее»
VIII региональная научно-практическая конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»
Сеть Президентских школ РС(Я)
Чурапчинская улусная гимназия
Универсальное устройство «УЛПУ - 1.0.»
Работа ученика 11 технического класса Чурапчинской улусной гимназии
Пермякова Вани
Руководитель:
с. Майя, 2005 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................... ……………………………….3
Глава I
1.1 Что такое лазер?................................................................................5
1.2 Особенности лазерного излучения………………………………7
1.3 Принцип работы лазерной указки………………………………..11
Глава II
2.1 Простые способы измерения высоты предмета, ширины реки….14
2.2 Проект универсального устройства ……………………………17
2.3 Практическая работа ………………………………………………18
Заключение......................................... …………………………….….21
Использованная литература............. ………………………………...22
Введение
B последние годы внедрение лазерной техники во все отрасли народного хозяйства значительно расширилось. Уже сейчас лазеры используются в космических исследованиях, в машиностроении, в медицине, в вычислительной технике, в самолетостроении и военной технике. Непрерывно совершенствуется применение лазеров в научных исследованиях физических, химических, биологических. Ряд образцов лазерной техники дальномеры, высотомеры, локаторы, системы самонаведения поступили на вооружение в армиях. В военных приборах в качестве источника излучения используется лазер. В годах появились работы , , и в России, а также американских ученых Ч. Таунса и А. Шавлова, в которых были приведены научные обоснования для создания квантовых генераторов оптического диапазона. В декабре 1960 года Т. Мейман сумел построить первый, успешно работающий лазер с рубиновым стержнем в качестве активного вещества. В 1960 году под руководством американского ученого А. Джавана был создан газовый лазер. Он использовал в качестве активной среды смесь газов гелия и неона. В 1962 году практически одновременно в России и в США был создан лазер, у которого в качестве активного вещества применили полупроводниковый элемент. Заслуги русских ученых в деле развития квантовой электроники, а также вклад американских ученых были отмечены Нобелевской премией. Её получили в 1964 году , и Ч. Таунс. С этого момента началось бурное развитие лазеров и приборов, основанных на их использовании. Большой вклад советские ученые и инженеры внесли в решение такой проблемы, как обеспечение безопасности посадки самолетов в сложных условиях. Значительный эффект получен и при использовании лазеров в медицине. Был создан лазерный скальпель. Возникла лазерная микрохирургия глаза. Лазеры применяются в стоматологии, нейрохирургии, при операциях на сердце и диагностике заболеваний. Таким образом, область применения лазеров очень широка. лазеры также используют лазери в связи.
В нашем современном мире для связи созданы множество разнообразных средств. Но в сельских местностях, отдаленных от центра обеспечения связи для жизни и работы эти средства связи порой недоступны. Например, в охотничьих угодьях, полевых условиях и т. д. Возникает необходимость создания самодельного прибора из общедоступных материалов. И плюс к этому, если этот прибор еще и будет измерять высоту объектов и ширину недоступных мест, то оно становится универсальным. Поэтому данную проблему мы рассматриваем как актуальность доклада.
Из этого следует, что практическая значимость данного прибора очень велика, его могут использовать при:
• строительстве зданий и конструкций;
•в полевых условиях;
•в охотничьих угодьях;
•в бытовых условиях;
•измерения площади поверхностей объектов,
Цель работы: Создать универсальное переговорное устройство на основе лазерной указки – «УЛПУ-1.0».
Для достижения цели ставятся следующие задачи:
1. Изучение возможностей использования лазерной указки в повседневной жизни.
2. Изучить способы вычисления высоты, дальности удаленного объекта.
3. Совместить переговорное устройство с прибором измерения высоты и
дальности объекта с помощью лазерной указки.
4. Рассмотреть перспективы прибора.
Переговорное устройство на основе лазерной указки с возможностью вычисления высоты и дальности объекта, что является новизной проекта.
Глава I
1.1 Что такое лазер?
На вопрос о том, что такое лазер, академик отвечал так: "Лазер это устройство, в котором энергия, например тепловая, химическая, электрическая, преобразуется в энергию электромагнитного поля лазерный луч. При таком преобразовании часть энергии неизбежно теряется, но важно то, что полученная в результате лазерная энергия обладает более высоким качеством. Качество лазерной энергии определяется её высокой концентрацией и возможностью передачи на значительное расстояние. Лазерный луч можно сфокусировать в крохотное пятнышко диаметром порядка длины световой волны и получить плотность энергии, превышающую уже на сегодняшний день плотность энергии ядерного взрыва. С помощью лазерного излучения уже удалось достичь самых высоких значений температуры, давления, магнитной индукции. Наконец, лазерный луч является самым ёмким носителем информации и в этой роли принципиально новым средством её передачи и обработки". Индуцированное излучение. В 1917 г. Эйнштейн предсказал возможность так называемого индуцированного (вынужденного) излучения света атомами. Под индуцированным излучением понимается излучение возбужденных атомов под действием падающего на них света. Замечательной особенностью этого излучения является то, что возникшая при индуцированном излучении световая волна не отличается от волны, падающей на атом, ни частотой, ни фазой, ни поляризацией. На языке квантовой теории вынужденное излучение означает переход атома из
высшего энергетического состояния в низшее, но не самопроизвольно, как при обычном
излучении, а под влиянием внешнего воздействия.
Слово лазер образовано как сочетание первых букв слов английского выражения "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" ("усиление света при помощи индуцированного излучения"). Лазеры. Еще в 1940 г. советский физик указал на возможность использования явления вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн. В 1954 г. советские ученые и и независимо от них американский физик Ч. Таунс использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны =1,27 см. Свойства лазерного излучения. Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:
1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад). На Луне такой пучок, испущенный с Земли, дает пятно диаметром 3 км.
2. Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью. В отличие от обычных источников света, атомы которых излучают свет независимо друг от друга, в лазерах атомы излучают свет согласованно. Поэтому фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.
3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В узком интервале спектра кратковременно (в течение промежутка времени продолжительностью порядка 10-13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 1017 Вт/см2, в то время как мощность излучения Солнца равна только 7103 Вт/см2, причем суммарно по всему спектру. На узкий же интервал =10-6 см (ширина спектральной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см2. Напряженность электрического поля в электромагнитной волне, излучаемой лазером.
1.2 Особенности лазерного излучения
Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших основой для создания удивительного прибора-оптического квантового генератора, или лазера.
Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания, означающего усиление света в результате вынужденного излучения”.
Действительно, основной физический процесс, определяющий действие лазера, - это вынужденное испускание излучения. Оно происходит при взаимодействии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фотона с энергией возбуждения атома (или молекулы)
В результате этого взаимодействия атом переходит в невозбужденное состояние, а избыток энергии излучается в виде нового фотона с точно такой же энергией, направлением распространения и поляризацией, как и у первичного фотона. Таким образом, следствием данного процесса является наличие уже двух абсолютно идентичных фотонов. При дальнейшем взаимодействии этих фотонов с возбужденными атомами, аналогичными первому атому, может возникнуть “цепная реакция” размножения одинаковых фотонов,
“летящих” абсолютно точно в одном направлении, что приведет к появлению узконаправленного светового луча. Для возникновения лавины идентичных фотонов необходима среда, в которой возбужденных атомов было бы больше, чем невозбужденных, поскольку при взаимодействии фотонов с невозбужденными атомами происходило бы поглощение фотонов. Такая среда называется средой с инверсной населенностью уровней энергии.
Итак, кроме вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами происходят также процесс самопроизвольного, спонтанного испускания фотонов при переходе возбужденными атомами в невозбужденное состояние и процесс поглощения фотонов при переходе атомов из невозбужденного состояния в возбужденное. Эти три процесса, сопровождающие переходы атомов в возбужденные состояния и обратно, были постулированы А. Эйнштейном в 1916 г.
Если число возбужденных атомов велико и существует инверсная выделенность уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше, чем в нижнем, невозбужденном), то первый же фотон, родившийся в результате спонтанного излучения, вызовет всенарастающую лавину появления идентичных фотонов. Произойдет усиление спонтанного излучения.
На возможность усиления света в среде с инверсной населенностью за счет вынужденного испускания впервые указал в 1939 г. Советский физик , предложивший создавать инверсную населенность в электрическом разряде в газе.
При одновременном рождении (принципиально это возможно) большого числа спонтанно испущенных фотонов возникнет большое число лавин, каждая из которых будет распространяться в своем направлении, заданном первоначальным фотоном соответствующей лавины. В результате мы получим потоки квантов света, но не сможем получить ни направленного луча, ни высокой монохроматичности, так как каждая лавина инициировалась собственным первоначальным фотоном. Для того чтобы среду с инверсной населенностью можно было использовать для генерации лазерного луча, т. е. направленного луча с высокой монохроматичностью, необходимо “снимать” инверсную населенность с помощью первичных фотонов, уже обладающих одной и той же энергией, совпадающей с энергией данного перехода в атоме. В этом случае мы будем иметь лазерный усилитель света.
Существует, однако, и другой вариант получения лазерного луча, связанный с использованием системы обратной связи. Спонтанно родившиеся фотоны, направление распространения которых не перпендикулярно плоскости зеркал, создадут лавины фотонов, выходящие за пределы среды. В то же время фотоны, направление распространения которых перпендикулярно плоскости зеркал, создадут лавины, многократно усиливающиеся в среде вследствие многократного отражения от зеркал. Если одно из зеркал будет обладать небольшим пропусканием, то через него будет выходить направленный поток фотонов перпендикулярно плоскости зеркал. При правильно подобранном пропускании зеркал, точной их настройке относительно друг друга и относительно продольной оси среды с инверсной населенностью обратная связь может оказаться настолько эффективной, что излучением “вбок” можно будет полностью пренебречь по сравнению с излучением, выходящим через зеркала. На практике это, действительно, удается сделать. Такую схему обратной связи называют оптическим резонатором, и именно этот тип резонатора используют в большинстве существующих лазеров.
В 1955 г. одновременно и независимо и в СССР и Ч. Таунсом в США был предложен принцип создания первого в мире генератора квантов электромагнитного излучения на среде с инверсной населенностью, в котором вынужденное испускание в результате использования обратной связи приводило к генерации чрезвычайно монохроматического излучения.
Спустя несколько лет, в 1960 г., американским физиком Т. Мейманом был запущен первый квантовый генератор оптического диапазона - лазер, в котором обратная связь осуществлялась с помощью описанного выше оптического резонатора, а инверсная населенность возбуждалась в кристаллах рубина, облучаемых излучением ксеноновой лампы-вспышки. Рубиновый кристалл представляет собой кристалл оксида алюминия АL2О3 с небольшой добавкой 0,05% хрома. При добавлении атомов хрома прозрачные кристаллы рубина приобретают розовый цвет и поглощают излучение в двух полосах ближней ультрафиолетовой области спектра. Всего кристаллами рубина поглощается около 15% света лампы-вспышки. При поглощении света ионами хрома происходит переход ионов в возбужденное состояние В результате внутренних процессов возбужденные ионы хрома переходят в основное состояние не сразу, а через два возбужденных уровня. На этих уровнях происходит накопление ионов, и при достаточно мощной вспышке ксеноновой лампы возникает инверсная населенность между промежуточными уровнями и основным уровнем ионов хрома.
Энергия импульса рубинового лазера около 1ДЖ. С помощью механической системы (вращающееся зеркало) или быстродействующего электрического затвора можно “включить “ обратную связь (настроить одно из зеркал) в момент достижения максимальной инверсии населенностей и, следовательно, максимального усиления активной среды. В этом случае мощность индуцированного излучения будет чрезвычайно велика и инверсия населенности “снимется” вынужденным излучением за очень короткое время. В этом режиме модулированной добротности резонатора излучается гигантский импульс лазерного излучения.
Рассмотрим некоторые уникальные свойства лазерного излучения.
При спонтанном излучении атом излучает спектральную линию конечной ширины. При лавинообразном нарастании числа вынужденно испущенных фотонов в среде с инверсной населенностью интенсивность излучения этой лавины будет возрастать прежде всего в центре спектральной линии данного атомного перехода, и в результате этого процесса ширина спектральной линии первоначального спонтанного излучения будет уменьшаться. Кроме сужения линии излучения в лазере удается получить расходимость луча менее 0,00001 радиана, т. е. на уровне угловых секунд. Известно, что направленный узкий луч света можно получить в принципе от любого источника, поставив на пути светового потока ряд экранов с маленькими отверстиями, расположенными на одной прямой. Представим себе, что мы взяли нагретое черное тело и с помощью диафрагм получили луч света, из которого посредством призмы или другого спектрального прибора выделили луч с шириной спектра, соответствующей ширине спектра лазерного излучения. Зная мощность лазерного излучения, ширину его спектра и угловую расходимость луча, можно с помощью формулы Планка вычислить температуру воображаемого черного тела, использованного в качестве источника светового луча, эквивалентного лазерному лучу. Этот расчет приведет нас к фантастической цифре: температура черного тела должна быть порядка десятков миллионов градусов! Удивительное свойство лазерного луча - его высокая эффективная температура (даже при относительно малой средней мощности лазерного излучения или малой энергии лазерного импульса) открывает перед исследователями большие возможности, абсолютно неосуществимые без использования лазера.
Лазеры различаются: способом создания в среде инверсной населенности, или, иначе говоря, способом накачки (оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка и т. п.); рабочей средой (газы, жидкости, стекла, кристаллы, полупроводники и т. д.); конструкцией резонатора; режимом работы (импульсный, непрерывный). Эти различия определяются многообразием требований к характеристикам лазера в связи с его практическими применениями.
1.3 Принцип работы лазерной указки
Лазер, появившийся лет сорок назад как лабораторный прибор, сегодня стал настолько привычным инструментом, что его, в виде лазерной указки, сделан на основе полупроводникового лазера. Лазер является результатом глубокого осмысления теории строения вещества и продуктом высоких технологий.
Полупроводниковый лазер придумали в 1962-м независимо и одновременно несколько американских исследователей (Р. Холл, , Т. Квист и др.), хотя теоретическое обоснование его работы дал с сотрудниками еще в 1958 году. Наиболее распространенным лазерным полупроводниковым материалом долгое время оставался арсенид галлия GaAr. Но в последнее время все чаще делают лазеры на гетероструктурах — тонких слоях различных по составу полупроводников. Огромный вклад в их создание внесли работы академика Ж. И Алферова и его сотрудников.
Посмотрим, как работает активное вещество полупроводникового лазера.
Устройство лазерной указки. Источником питания (1) служат три соединенные последовательно миниатюрные батарейки, с ЭДС 1,2 вольта каждая. Электронная схема (2) с кнопкой включения г монтирована в середине корпуса и подключена к лазерной головке (3). Лазерное излучение имеет длину волны от 670 до 680 нанометров (нм) и мощность менее одного милливатта. Линза (4) фокусирует его в тонкий луч.
Электроны в твердом теле занимают широкие энергетические полосы, состоящие из множества непрерывно расположенных уровней. Нижняя полоса, называемая валентной зоной, отделена от верхней —зоны проводимости — так называемой запрещенной зоной, в которой энергетические уровни отсутствуют.
Активная полупроводниковая среда имеет зону проводимости с избыточным количеством свободных электронов и валентную зону, где недостающие электроны заменены дырками. При рекомбинации электронов с дырками возникает когерентное излучение.
В полупроводнике электронов проводимости мало, подвижность их ограничена, но под действием теплового движения отдельные электроны могут перескакивать из валентной зоны в зону проводимости, оставляя пустое место — дырку И если электрон с энергией Ез самостоятельно (спонтанно) возвращается обратно в зону проводимости, происходит его рекомбинация с дыркой, имеющей энергию Ед. При этом происходит излучение из запрещенной зоны фотона частотой v = (Ез-ЕД)/h. Поскольку ширина запрещенной зоны невелика, полупроводниковый лазер излучает в сравнительно узком интервале частот. А применение различных полупроводниковых материалов позволяет получать излучение в диапазоне от ближнего ультрафиолета (λ = 300 нм) до инфракрасного света длиной волны более 40 мкм (1 мкм -= 1000 нм).
Активный элемент полупроводникового лазера представляет собой брусок монокристалла объемом несколько десятков кубических миллиметров, а его излучающая часть — полоску длиной от 100 до 300 микрон. Из-за чрезвычайно малой длины излучателя лазерный луч сильно расходится — на угол до 40°.
Накачку полупроводникового лазера чаще всего осуществляют постоянным электрическим током напряжением не более 3 вольт (при этом до 50% его энергии превращается в излучение); резонатором обычно служат зеркальные грани кристалла полупроводника (их не попируют, а получают, раскалывая монокристалл).
Миниатюрные размеры полупроводниковых лазеров, долговечность (до 100 тысяч часов безотказной работы) и довольно высокая мощность излучения (1—3 мВт) делают их
незаменимыми, а устройствах оптической записи и считывания информации, системах оптоволоконной связи, геодезической аппаратуре и других областях техники, Но только лазерная указка дает возможность любому взять в руки это удивительное устройство — полупроводниковый лазер.
В лазерной указке нередко имеются два полупроводниковых диода: сам лазер и светодиод. Они смонтированы в единый блок с тремя выводами — от катода лазерного диода, анода светодиода и общий. Фотодиод создает отрицательную обратную связь в цепи питания лазера, поддерживая постоянной интенсивность его излучения. Связь эта осуществляется оптически: лазерный луч освещает фотодиод, который вырабатывает ток смещения, управляющий транзистором в цепи питания лазера. Если интенсивность луча возрастает, устройство уменьшает силу тока, проходящего через лазер, если падает увеличивает ее.
Лазерная головка. В ней, как правило, кроме самого полупроводникового лазера имеется еще и фотодиод, который вырабатывает сигнал отрицательной обратной связи и стабилизирует интенсивность излучения.
На выходе пуча стоит линза, компенсирующая его расходимость, поэтому на расстоянии 10—15 метров размер светового пятна оказывается порядка сантиметра.
Схема лазерной указки
Глава I I
2.1 Простые способы измерения высоты предмета, ширины реки
Существует множество различных способов производить подобные измерения при помощи весьма незамысловатых приборов и даже без всяких приспособлений.
Самый легкий и самый древний способ - без сомнения, тот, которым греческий мудрец Фалес за шесть веков до нашей эры определил в Египте высоты пирамиды. Он воспользовался ее тенью. Жрецы и фараоны, собравшиеся у подножия высочайшей пирамиды, озадаченно смотрели на северного пришельца, отгадывавшего по тени высоты огромного сооружения. Фалес, - говорит предание, - избрал день и час, когда длина собственной его тени равнялась его росту; в этот момент высоты пирамиды должна также равняться длине отбрасываемой ею тени. Вот единственный случай, когда человек извлекает пользу из своей тени...
Задача греческого мудреца представляет нам теперь детски-просто, но не будем забывать, что смотрим мы на нее с высоты геометрического здания, воздвигнутого уже после Фалеса. Он жил задолго до Евклида, автора замечательной книги, по которой обучались геометрии в течении двух тысячелетий после его смерти. Заключенные в ней истины, известные теперь каждому школьнику, не были еще открыты в эпоху Фалеса. А чтобы воспользоваться тенью для нахождения высоты предметов, надо уже знать некоторые геометрические свойства треугольника, - именно следующие два (из которых первое Фалес сам открыл):
1)что углы при основании равнобедренного треугольника равны, и обратно
- что стороны, лежащие против равных, углов треугольника, равны
между собой;
2)что сумма углов всякого треугольника (или по крайней мере
прямоугольного) равна двум прямым углам.
Только вооруженным этим знаниям Фалес вправе был заключить, что, когда его собственная тень равна его росту, солнечные лучи встречают ровную почву под углом в половину прямого, и следовательно, вершина пирамиды, середина ее основания и конец ее тени должны обозначить равнобедренный треугольник.
Этим простым способом очень удобно, казалось бы, пользоваться в ясный солнечный день для измерения одиноко стоящих деревьев, тень которых не сливается с тенью соседних. Но в наших широтах не так легко, как Египте, постеречь нужный для этого момент: Солнце у нас стоит над горизонтом, и тени бывают равны высоте отбрасывающих их предметов лишь в околополуденные часы летних месяцев. Поэтому способ Фалеса в указанном виде применим не всегда.
Нетрудно, однако, изменить этот так, чтобы в солнечный день можно было пользоваться любой тенью, какой длины она ни была. Измерив, кроме того, и свою тень или какого-нибудь шеста, вычисляют искомую высоту из пропорции. высота дерева во сколько же раз больше вашей собственной высоты (или высоты шеста), во сколько раз тень дерева длиннее вашей тени (или тени шеста). Это вытекает, конечно, из геометрического подобия треугольника ( по двум углам).
Вполне возможно обойтись при измерении высоты и без помощи теней.
Таких способов много; начнем с двух простейших. Прежде всего мы можем воспользоваться свойством равнобедренного прямоугольного треугольника, обратившись к услугам весьма простого прибора, которой легко изготовить из дощечки и трех булавок. На дощечке любого формы, даже на куске коры, если у него есть плоская сторона, намечают три точки - вершины равнобедренного прямоугольного треугольника - и в них втыкают торчком по булавке. Пусть у вас нет иод рукой чертежного треугольника для построения простого угла, нет и циркуля для отложения равных сторон.
Перегните тогда любой лоскут бумаги один раз, а затем поперек первого сгиба еще раз так, чтобы обе части первого сгиба совпали, - и получите прямой угол. Та же бумажка пригодится и вместо циркуля, чтобы отмерить равные расстояния.
Рис.1
Как видите, прибор может быть целиком изготовлен в бивуачной обстановке.
Обращение с ним не сложнее изготовления. Отойдя от измеряемого дерева, держите прибор так, чтобы один из катетов треугольника был направлен отвесно, для чего можете использоваться ниточкой с грузиком, привязанной к верхней булавке. Приближаясь к дереву или удаляясь от него, вы всегда найдете такое место А (рис.2), из которого, гладя на булавки а и с, увидите, что они покрывают верхушку С дерева: это значит, продолжение гипотенузы ас проходит через точку С. Тогда, очевидно, расстояние аВ, равно СВ, так как угол а=45°.
Рис.2
Следовательно, измерив расстояние аВ (или, на ровном месте, одинаковое с ним расстояние АД) и прибавив ВД, т. е. возвышение аА глаза над землей, найдете искомую высоту дерева.
Другой способ вы обходитесь без булавочного прибора. Здесь нужен шест, который вам придется воткнуть в землю так, чтобы выступающая часть как раз равнялась вашему росту. Место для шеста надо выбрать так, чтобы, лежа, как показано на рисунке вы видели верхушку дерева на одной прямой линии с верхней точки шеста. Так, как треугольник Авс – равнобедренный и прямоугольный, то угол А=45о и, следовательно, АВ=ВС, т. е. искомой высоте дерева.
 |
Рис.3
2.2 Проект универсального устройства
Наше устройство универсальное. Помимо переговорного устройства, его можно использовать как высотомер, еще можно измерять ширину недоступных мест, например – реки. Для измерителя мы используем нами известный булавочный прибор, но вместо булавок и прицела глазом мы используем лазерные указки. И определяем высоту предмета как в пункте 2.1. Теперь представляем к вашему вниманию схему нашего устройства.
Схема универсального устройства «УЛПУ -1.0»
Принцип работы: включается микрофон, звук от микрофона идет к входу усилителя (вместо микрофона и усилителя можно взять диктофон или плеер) от выхода усилителя звук передается к лазеру, фотоэлемент принимает сигнал от лазера от фотоэлемента провод включается к входу микрофона, и динамик воспроизводит принимаемый звук или сигнал. Микрофон и усилитель можно заменить диктофон тогда будет еще проще при использовании.
Практическая работа № 1
Цель работы: измерить высоту столба при помощи булавочного прибора.
Приборы: самодельный булавочный прибор (с лазером), калькулятор, нитка с грузиком.
Ход работы: используя самодельный булавочный прибор определить высоту, вычислить длину столба.
Решение:
Треугольник acb прямоугольный равнобедренный, треугольник aCB подобен треугольнику acb. aB=BC=6,32см, тогда CD=BC+BD=6,62+1,53=8,15см=8м15см
Ответ: высота столба равна 8м15см
Практическая работа №2
Цель работы: измерить высоту дома(до потолка) при помощи булавочного прибора.
Приборы: самодельный булавочный прибор(лазерный прицел), калькулятор, нитка с грузиком.
Ход работы: используя самодельный булавочный прибор определить высоту, вычислить длину потолка(до потолка).
Решение:
Треугольник acb прямоугольный равнобедренный, треугольник aCB подобен треугольнику acb. aB=BC=1,32см, тогда CD=BC+BD=1,32+1,53=2,85см=2м85см Ответ: высота дома (до полтолка) равна 2м85см
Данная длина | №2 | |
Высота дома(до потолка) | 2м96см | 2м5мм |
Погрешность | 11,5см | 5 мм |
Данная длина | №1 | |
Высота столба(до потолка) | 8м | 8м7мм |
Погрешность | 23,5 см | 7 мм |
Заключение
B последние годы внедрение лазерной техники во все отрасли народного хозяйства значительно расширяется. Уже сейчас лазеры используются в космических исследованиях, в машиностроении, в медицине, в вычислительной технике, в самолетостроении и военной технике. Непрерывно совершенствуется применение лазеров в научных исследованиях физических, химических, биологических. Ряд образцов лазерной техники дальномеры, высотомеры, локаторы, системы самонаведения поступили на вооружение в армиях. Таким, образом область применение лазеров очень велика. Мы в нашей работе использовали лазерную указку в качестве устройства – передающий сигнал.
По данной работе сделаны следующие выводы:
- с помощью данного прибора легко измерять высоту и дальность удаленных
объектов и является простым в изготовлении переговорным устройством;
- уникальность данного прибора «УЛПУ - 1.0» является компактность,
многофункциональность, доступность и возможность использования в
различных сферах деятельности человека;
- техническое творчество является одним из видов интеллектуальной
деятельности человека, а так же помогает решать различные проблемы
повседневной жизни.
Использованная литература
1. Депман о математике. - Л., Детгиз, 19стр.
2. Перельман алгебра. Занимательная геометрия. М. :ООО
«издательство ACT», 20с.
3. С, , Кадомцев СБ., ,
Геометрия, 7-9 кл. сред. шк. М. .Просвещение, 20с.
4. Как работает лазер// Наука и жизнь, 2003, №9
5. Лазерная указка// Наука и жизнь, 2003, № 10
