DIY Labクラス：レーザーマイクロメーター

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  DIYer：TheHomebrewGuru
  時間：1時間
  難易度：★★★☆☆
  ギークインデックス：★★★★★

  1、実験の原理を理解する

  これは非常に簡単な実験ですが、その背後にある概念は混乱を招く可能性があります。基本的には、物質は固体のように振る舞いますが、粒子のスケールに達すると、その振る舞いは波や音のように変動する傾向があります。ここでの変動は、単に池の波紋のようなものであり、うねりのある粒子はゴキブリのような源から外側に放射します。
  
  
  
  固い固形物は、同時に複数の場所ではなく、1つの場所にのみ存在する必要がありますが、このような変動は複数のオブジェクトを同時に通過する可能性があります。問題は、物質が波動特性を有する場合、それらが他の物体と相互作用するときに波動特性が消滅し、粒子特性を示すことである。言い換えれば、そのボラティリティを複数の場所で観察したいとき、その男は自分自身に「ねえ、彼らは私を捕まえるだろう！私は固体粒子のように行動したい！ "
  
  彼らの行動特性にもかかわらず、我々は依然としてボラティリティを捉えることができます。ダブルスリット干渉実験は、これを行うのに役立ちます。固体粒子が障壁上の2つのスリットを通過する場合、固体粒子のように通過してバックスクリーンに当たることがわかります。そして、そのようなスリットを波が通過すると、それらは互いに干渉し、後部スクリーン上に複雑なパターンを形成する。

  2、材料

  
  
  今レーザーポインターを購入する必要があります。 複数の色でレーザーポインタを使用している場合は、それらを使用してカラフルな実験を行うことができます。 任意の色のレーザポインタを使用することができる。
  
  ○テープ
  ○スーパーグルー
  ○2つのステープル
  ○ラバーバンド
  ○ハードダンボール1枚
  ○1文字列
  ○紙1枚
  ○1鉛筆
  ○テープメーター1個
  ○髪1本。 黒髪は最高ですが、他は上質ですが、髪の毛の幅を測定する際には若干の誤差があります。

  3、スリットを作る

  
  
  最初に行うことは、ステープラーと小さな厚紙を使って空気中の毛髪を支える構造を作ることです。あなたは髪を地面に対して垂直または水平にすることができますが、これは重要ではありません。しかし、要点は、髪がまっすぐであり、空気中に吊されている必要があるということです。ここの髪はダブルスリットとして働き、光の波は髪の毛の上または下を通過することができますが、中毛によって遮られます。これは、物体が縫い目のいずれかを通過することができるが、二重縫いの間の障壁を通過することができない二重スリットの実験のようなものである。

  4、レーザーを設定する

  
  
  この実験では、スリットの「対象物」に向かって光線を照射します。光は波か別の粒子か？ 答えは両方です。光子は、揮発性および物理的粒子特性の両方を示すのに十分小さい。スイッチのレーザーポインタを押していなくてもレーザーが生成されるように、スイッチボタンの周りにゴムバンドを締めてください。今すぐあなたの "スリット"をテーブルの端に置き、レーザーが髪の毛に直接照らされるようにしてください。 あなたは、壁に光波の波紋を見たことがあります！ これらを見たいだけなら、これで十分です。
  
  今私たちは神秘的な宇宙の啓示を通じて髪の毛の幅を得るためにこのメソッドを使用しなければなりません（著者のメモが言うように）。レーザーポインターを置くときは小さな紙を使用し、レーザーが発する光を保持せずに髪に当てて、テープで固定することができます。

  5、測定結果を記録する

  
  
  あなたのデバイスが壁から離れているほど、結果はより正確になるので、テーブルを引き離すことが賢明な選択です。弦の一端を壁の真ん中の最も明るい場所に貼り、レーザーと髪の毛の交差点まで引き上げます。ここで弦を切断して長さを測定し、最後に弦を壁の端から取り除く。
  
  壁のある場所にテープを貼り、鉛筆で各スポットの位置をマークします。レーザーが明るくなればなるほど、波長が短くなり、装置が壁から遠くなり、ヘアラインの幅をより正確に測定できるようになります。

  6、式に

  
  
  私はすべての数学演算を完了しているので、測定結果を数式に入れてから、髪の毛の幅が決まります。
  
  使用しているレーザーの波長を知る必要があるかもしれません。通常、レーザーポインターの外側にある小さなラベルで読み取ることができます。緑色レーザーと赤色レーザは異なる波長（一般的には赤色光650nm、緑色光532nm、青色光450nm / 405nm）を有し、レーザ波長はナノメートルであり、異なる色のレーザ波長が異なる。
  すべてのユニットを必ずメートルに変換してください。これをしないと、結果は数桁になります！あなたの髪の毛の幅を測定したいだけなら、この実験は完了です。ほとんどの人は毛の幅が10〜200umです。 この結果は、あなた自身が「量子マイクロメーター」を成功裏に作成したことを示しています。

  私が初めてこの実験を友人のPedroとやったとき、私は問題を計算しました（計算された髪の幅は予想よりはるかに大きかった）。どこに問題があるのか正確には分かっていませんが、インターネット上で見つかったダブルスリット干渉式を使用しましたが、これは他の実験結果と一致しません。多くのオンライン式は、ダブルスリット干渉パターンの近似モデルにすぎません。結果の明るい点はすべて同じであり、十分正確ではありません。これを補正するために、スポット数n、波長λ（ラムダ）、ヘッドスポットとテールスポット間の距離x、中心スポットからレーザースポットまでの距離を含む測定結果を可能な限り正確に計算する式を導き出します。 Lの名前を知りたいなら、Nyster-Amer方程式またはNyster-Amer方程式と名付けます。

  数式を恐れず、必要な数を入力するだけです。 私が最大値を言うとき、私はスポットの中央で最も明るい場所を意味することに注意してください。 また、変数xは、最大スポットから最外スポットまでの距離であり、変数mは、中心スポット自体を除いた輝点の中心からのスポットの数である。

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