ΗΜΥ 100ΗΜΥ 100Εισαγωγή στην Τεχνολογία Εισαγωγή στην Τεχνολογία Επανάληψη ΕργαστηρίουΕπανάληψη Εργαστηρίου

Στυλιανή ΠετρούδηΣτυλιανή Πετρούδη

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΣ ΣΗΜΕΡΑ

• Ηλεκτρικά Κυκλώματα• Ηλεκτρικές Μηχανές• Λέιζερ και Οπτικές ίνες

bus

3 3 102

5%(gold)

1st band: orange = 3 2nd band: orange = 3 3rd band: red = 2 (i.e. 102) 4th band: gold = 5%

33 x 102

= 3300

= 3.3 k

Νόμος του ΟΝόμος του Οhmhm

V = I.RV = I.R I= I= V/RV/R

R = V/IR = V/I P = P = VIVI

Οι νόμοι του Οι νόμοι του Kirchoff:Kirchoff:

Ηλεκτρικές ΜηχανέςΗλεκτρικές Μηχανές

A7

N

3 4

5 6

1 M 2+ -

0-3A dc

0-240V dc

240 V ac

V-

+ 0-400V dc

1

N

ΗΛΕΚΤΡΟ-ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΟ

+

+

-

-

PoutPout: Μηχανική ισχύς εξόδου (: Μηχανική ισχύς εξόδου (WW))NN: : TTαχύτητα (αχύτητα (rr//minmin))TT: Ροπή (: Ροπή (NN..mm))

2

60outNT

P

Συντελεστής ΑπόδοσηςΣυντελεστής Απόδοσης

η= η= Pout / PinPout / Pin

Απώλειες Απώλειες

Pin-PouPin-Pou

Διάθλαση του Φωτός

• Όταν το φως συναντήσει την επιφάνεια που διαχωρίζει το μέσον στο οποίο διαδίδεται από ένα άλλο διαφανές μέσο, στο οποίο διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα, ένα μέρος του ανακλάται και το υπόλοιπο μέρος του διαθλάται, δηλαδή περνάει στο δεύτερο μέσο, αλλάζοντας πορεία.

• Η γωνία που σχηματίζει η διαθλώμενη ακτίνα με την κάθετη στην επιφάνεια λέγεται γωνία διάθλασης.

• Η γωνία διάθλασης είναι αντιστρόφως ανάλογη του δείκτη διάθλασης (n) του οπτικού υλικού.

• Όταν μια ακτίνα διέρχεται από ένα υλικό α σε ένα υλικό b στο οποίο η ταχύτητα του φωτός είναι μικρότερη (nb > nα), τότε η γωνία διάθλασης είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης, δηλαδή η διαθλώμενη ακτίνα πλησιάζει στην κάθετη, στο σημείο πρόσπτωσης. Αντίθετα αν η ταχύτητα του φωτός στο δεύτερο υλικό (b) είναι μεγαλύτερη της ταχύτητάς του στο πρώτο (nb < nα), η διαθλώμενη ακτίνα απομακρύνεται από την κάθετη.

Ο δείκτης διάθλασης (n) ενός οπτικού υλικού είναι η “οπτική πυκνότητα” του υλικού. Μεγαλύτερος δείκτης σημαίνει μικρότερη ταχύτητα (v) φωτός στο υλικό. n γυαλιού > n νερού > n αέρα v στο γυαλί < v στο νερό < v στον αέρα θb στο γυαλί < θb στο νερό < θb στον αέρα

Διάθλαση του Φωτός

• Η σχέση της γωνίας διάθλασης και γωνίας πρόσπτωσης δίνεται από τον νόμο του Snell:

• na ημ(θa) = nb ημ(θb)

•

• Στο φαινόμενο της διάθλασης οφείλονται πολλές οφθαλμαπάτες, όπως το φαινομενικό σπάσιμο μιας ράβδου που ένα τμήμα της είναι βυθισμένο στο νερό.

• Μια άλλη οφθαλμαπάτη φαίνεται στο σχήμα. Το μάτι αντιλαμβάνεται το φως σαν να διαδίδεται ευθύγραμμα. Έτσι βλέπει το ψάρι στην προέκταση της ακτίνας (εστιγμένη γραμμή), πιο κοντά στην επιφάνεια από ότι είναι πραγματικά.

Ολική Ανάκλαση

• Όταν ακτίνες προσπίπτουν στη διαχωριστική επιφάνεια δύο διαφανών μέσων με δείκτες διάθλασης nα > nb κάποιες ακτίνες υφίστανται ολική ανάκλαση

• Αυτό συμβαίνει στην περίπτωση της ακτίνας 3 του σχήματος. Η γωνία θα για την οποία η διαθλώμενη ακτίνα κινείται παράλληλα προς τη διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων ονομάζεται κρίσιμη γωνία (ή οριακή γωνία) και συμβολίζεται με θcrit. Όταν η γωνία πρόσπτωσης γίνει μεγαλύτερη από τη θcrit, η ακτίνα ανακλάται ολικά από τη διαχωριστική επιφάνεια.

• na ημ(θcrit) = nb ημ(90o)

• na = nb / ημ(θcrit)

•

Μετάδοση Πληροφοριών • Διαμόρφωση σημαίνει ότι το σήμα προστίθεται

σε ένα αρμονικό υψίσυχνο κύμα, που παράγεται στον πομπό και έχει ορισμένη συχνότητα (φέρουσα συχνότητα.)

• Η διαμόρφωση αυτή ονομάζεται διαμόρφωση κατά πλάτος ή ΑΜ (από τις λέξεις amplitude modulation ) όταν στο φέρον κύμα δημιουργούνται “κορφές” και “κοιλάδες” που σντιστοιχούν στο κύμα του ήχου.

• Το σήμα μπορεί να διαμορφωθεί και στη συχνότητά του. Η διαμόρφωση αυτή λέγεται διαμόρφωση κατά συχνότητα ή FM (frequency modulation) Στη διαμόρφωση κατά συχνότητα στο φέρον κύμα δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα. Όσο πιο ισχυρό είναι το ηχητικό σήμα τόσο πιο έντονα είναι τα πυκνώματα και αραιώματα που δημιουργούνται στο φέρον κύμα. Το πλεονέκτημα αυτής της διαμόρφωσης είναι ότι το διαμορφωμένο κύμα δεν επηρεάζεται σημαντικά από παράσιτα. Τα παράσιτα, κατά τη συμβολή τους με το διαμορφωμένο κύμα, επηρεάζουν κυρίως τα πλάτη και λιγότερο τις συχνότητες.

Πληροφορία (ήχος, φωνή κλπ)

Φέρον Κύμα

Διαμόρφωση AM Διαμόρφωση FM

+

Τα Laser και οι Εφαρμογές τους

• Η λέξη Laser δημιουργήθηκε από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων που περιγράφουν το φαινόμενο πανό στο οποίο βασίζεται η λειτουργία της συσκευής. Δηλαδή “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” που θα μπορούσες να αποδοθεί στα ελληνικά σαν “ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή ακτινοβολίας” Έχουμε δηλαδή να κάνουμε με ένα ενισχυτή φωτός.

• Ο Einstein το 1917 περιέγραψε για πρώτη φορά την έννοια της εξαναγκασμένης εκπομπής, ότι δηλαδή μια δέσμη από φως μπορεί να εξαναγκάσει άτομα να δώσουν εκπομπή φωτός με χαρακτηριστικά όμοια με το αρχικό φως αλλά ιδέα της κατασκευής ενός Laser έμεινε παραμελημένη.

• Το 1954 οι Towens και Schawlow κατόρθωσαν να κατασκευάσουν μία συσκευή παραγωγής και ενίσχυσης μικροκυμάτων που την ονόμασαν MASER από τα αρχικά των λέξεων Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, λέξεις που αποτελούν και τις αρχές της φυσικής πάνω στις οποίες στηρίζεται η παραγωγή του φαινομένου.

•

Α. Σκέδαση από Σωματίδια και Φυσαλίδες

• Μια ακτίνα παραλληλισμένη όπως αυτή από ένα λέιζερ, δεν μπορεί να είναι ορατή παρά μόνο εάν φτάσει κατ’ ευθείαν στο μάτι.

• Και όμως! Στο εργαστήριο βλέπουμε την ακτίνα. Γιατί;

• Μικρά σωματίδια, π.χ. σκόνη στον αέρα, ανακλούν μέρος της ακτίνα το οποίο φτάνει στο μάτι και γίνεται έτσι “ορατή”. Το φαινόμενο της σκέδασης δεν προκαλείται όμως μόνο από σωματίδια. Είναι αρκετή η ύπαρξη απλά διαφοράς στο δείκτη διάθλασης του σωματιδίου και του γύρω χώρου.

• Παρ’ όλο που δεν μπορούμε να δούμε την διαφορά με το γυμνό μάτι, ένα μικρό μέρος της ακτινοβολίας απορροφάτε κατά την διάρκεια της σκέδασης και χάνεται με την μορφή, συνήθως, θερμότητας.

• Θα παρατηρήσετε αυτά τα φαινόμενα στα επόμενα πειράματα