ГАЛЕРЕЯ ПРОЕКТНЫХ, ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ

Использование поляризации света для контроля качества изготовления стекла

 

Использование поляризации света для контроля качества изготовления стекла

Тсанидис Ростислав Янисович, ученик 3 классаГимназии № 212 «Екатеринбург-Париж» г. Екатеринбурга, 9 лет

Номинация: «Исследовательский проект»
Куратор: Якубовская В.В.

Использование поляризации света для контроля качества изготовления стекла

Введение

Информацию обо всем, что находится вокруг нас, мы получаем через органы чувств, и немалую роль в этом процессе играет зрение. С помощью зрения мы получаем информации в 100 раз больше, чем с помощью слуха. Поэтому я выбрал тему проекта, где нужно провести эксперимент и глазами увидеть результат.

Тема: «Использование поляризации света для контроля качества изготовления стекла»

Для меня эта тема актуальна тем, что в данной работе рассматривается новое для меня явление поляризации света.

Гипотеза: можно ли оценить качество стекла с помощью поляроида.

Я предположил, что целое стекло будет радужного цвета, а стекло с дефектом – радужная окраска будет нарушена.  

Цель моей работы: научиться определять качество стекла с помощью поляроида.

Задачи:

  1. узнать, что такое поляризация, дифракция и поляроид;
  2. провести эксперимент по наблюдению поляризации света с помощью поляроида, компьютерного экрана и стекла;
  3. провести эксперимент по наблюдению поляризации света с помощью поляроида, компьютерного экрана и линейки;
  4. изучить литературу по теме.

Часть 1. Естественный и поляризованный свет

    1. Определение поляризации, дифракции и поляроида

Свет нельзя пощупать и взять в руку. Свет - форма энергии, которую мы можем видеть. Вы, наверное, знаете, что луч света прямолинеен. Большая часть света, что мы видим, не поляризована. Свет, исходящий напрямую от солнца, не поляризован. То же касается лампочки накаливания, любого горячего светящегося объекта. Неполяризованный свет также называют естественным светом.

Но если вам по роду деятельности приходится весь день смотреть в жидкокристаллический монитор, знайте: вы видите поляризованный свет. Что же такое поляризация и зачем вся эта поляризация нужна в обычной жизни?

Поляризация – это выделение только одного направления у светового луча.

Вспомните солнцезащитные очки с поляризацией и то, как они борются с бликами и отражениями. Как это работает? Представьте себя стоящим в солнечную погоду на берегу озера. Свет попадает к вам в глаза со всех направлений, отражаясь от облаков, любой поверхности по соседству. Спокойный отражённый солнечный свет. Но если вы посмотрите прямо на воду, то увидите яркий блик прямиком от солнца. В нем нет ничего хорошего: он ослепляет, причиняет боль. Хоть прямой солнечный свет не имеет поляризации, но, отражаясь от поверхности, он, как минимум, частично поляризуется (при некоторых углах падения – полностью). Получается, что большая часть (если не вся) отраженного от поверхности света имеет четко выраженную поляризацию. Всё, что нам остаётся сделать, это надеть солнцезащитные очки и отсечь блики.

Что такое дифракция света? Как я уже писал, луч света падает прямолинейно. Дифракция света представляет собой явление, при котором идет отклонение света от прямолинейного направления, огибание препятствий. Если лучу света на пути встретится препятствие в виде шарика или круглого отверстия в непрозрачном экране, возникает дифракционная картина (система темных и светлых колец, чередующихся между собой).

Что такое поляроид? Человеку можно объяснить, что такое поляризация с помощью специальных светофильтров – поляроидов. С помощью поляроидов человек может увидеть, как меняется свет.

Поляроид – это прибор, поляризационный светофильтр представляет собой очень тонкую поляризующую свет пленку (0,1 мм) вклеенную между пластинками из стекла или прозрачной бесцветной пластмассы. Поляроид – это прибор, который поляризует свет. Преимущество поляроидов в том, что можно получать большие поверхности, поляризующие свет.

Некоторые примеры применения поляроидов:

- солнцезащитные и антибликовые очки;

- поляризационные фильтры в фотоаппаратах;

- жидкокристаллические мониторы.

    1. Историческая справка

Кто же открыл поляризацию света?

Сэр Исаак Ньютон (1642-1727) был английским математиком и физиком, сделавшим некоторые из величайших научных открытий в мире. Эксперименты Ньютона показали, что свет, который кажется нам белым, состоит из всех цветов радуги. А в 1808 году французский физик Этьен Малюс, глядя сквозь кусок исландского шпата на блестевшие в лучах заходящего солнца окна Люксембургского дворца в Париже, к своему удивлению, заметил, что при определённом положении кристалла было видно лишь одно изображение. На основании этого и других опытов и опираясь на теорию света Ньютона, он предположил, что корпускулы (частицы) в солнечном свете ориентированы беспорядочно, но после отражения от какой-либо поверхности или прохождения сквозь анизотропный кристалл они приобретают определённую ориентацию. Такой «упорядоченный» свет он назвал поляризованным.

В 1810 году Малюс открыл закон, названый его именем.

    1. Использование поляризации света для контроля качества стекла

Стекло - один из самых полезных для нас материалов. Ему легко придавать форму, и оно дёшево в изготовлении. Кроме того, оно прозрачно, через него можно видеть. Стекло может выпускаться в форме плоских листов, толстых отливок или тонких кристаллических пластин. Из него могут быть сделаны изогнутые линзы для фотоаппаратов, микроскопов и других оптических приборов, а также посуда.

А как же можно определить качество стекла в домашних условиях? Можно провести эксперимент при помощи поляроида, компьютерного экрана и стекла (стакана).

Часть 2. Практическая часть

В этой части я опишу эксперименты, которые я провел с помощью поляроидов.

2.1. Эксперимент по наблюдению поляризованного света

Для начала узнаем, как можно получить поляризованный свет с помощью поляроидов в домашних условиях. С помощью поляроидов мы увидим, как меняется свет.

Оборудование: 2 поляроида и экран монитора.

Выполнение работы: возьмём два поляроида, сложим их и посмотрим сквозь них на жидкокристаллический монитор. Если есть направления, в которых они поляризуют свет совпадают, глаз увидит свет максимальной яркости (Приложение 1, снимок 1). Если направления перпендикулярны, свет практически полностью погасится (Приложение 1, снимок 2).

Это происходит потому, что первый поляроид (неподвижный) пропускает свет с вертикальной поляризацией, а тот, который повернули, пропускает свет только с горизонтальной поляризацией, в результате тот свет, который смог пройти, первый поляроид отсекается вторым.

2.2. Эксперимент по наблюдению поляризации света с помощью поляроида, компьютерного экрана и стекла

Сейчас рассмотрим, как можно определить качество стекла с помощью поляроида.

Оборудование: поляроид, стеклянный стакан и экран монитора.

Выполнение работы: стакан с толстым дном без дефектов, помещаем между белым компьютерным экраном и поляроидом. Смотрим и видим, что дно стакана становится цветным, приобретает радужную окраску, появляются красивые цветные узоры (Приложение 2, снимок 1).

Затем возьмем стакан с дефектом, смотрим и видим, что радужная окраска нарушается (Приложение 2, снимок 2).

2.3. Эксперимент по наблюдению поляризации света с помощью поляроида, компьютерного экрана и линейки

Оборудование: поляроид, линейка и экран монитора.

Выполнение работы: линейку без повреждений помещаем между белым компьютерным экраном и поляроидом. Смотрим и видим, что линейка приобретает красивую, радужную окраску (Приложение 3, снимок 1). А если повредить линейку и посмотреть через поляроид, то увидим, что поврежденное место не окрашивается в радужный свет. (Приложение 3, снимок 2).

В процессе выполнения экспериментов я заметил, что при повороте поляроида на 90 градусов, все цвета изменятся на дополнительные — красный станет зелёным, жёлтый — фиолетовым, оранжевый — синим (Приложение 3, снимок 3).

 

Заключение

При выполнении работы я изучил, что такое поляризация света, дифракция и поляроид, историю открытия поляризации света. В процессе выполнения экспериментов я понял, как увидеть поляризационный свет и как можно определить качество стекла. Цель и задачи в работе были достигнуты.

А главное, после проведенных экспериментов я убедился, что с помощью поляроида можно обнаружить дефект. Целый стакан (стекло), линейка будут радужного цвета, а с дефектом – целостность радужной окраски будет нарушена.

Практическая работа для меня была интересной, так как я изучил новое для меня явление поляризации, узнал много информации и провел интересные эксперименты. В процессе работы я подтвердил гипотезу, что можно определить качество стекла с помощью поляроида.

Полученные знания я могу применить в жизни, когда я буду покупать солнцезащитные очки, новые окна, стеклянную посуду.

Список литературы

  1. Большая детская энциклопедия, Москва «Махаон», 2013
  2. Учебник Физики 11 класс Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин, 2014 год
  3. Энциклопедия интеллекта «Хочу всё знать»
  4. Интернет – ресурсы:https://ru.wikipedia.org

Приложение

Презентация

25.03.2019 в 13:07
15
Добавил NikElena
Рейтинг 5.0 / 1
Загрузок нет
Комментариев нет
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Регистрация | Вход

Свидетельство о регистрации средства массовой информации - Эл № ФС77 - 75208 от 07 марта 2019 г. Зарегестрированно в Роскомнадзоре. 0+

Разработано в Divine Draft