望遠鏡の鏡。図面、説明

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望遠鏡の鏡。子ども科学実験室

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アマチュア天文学者向けの多くのマニュアルには、最も簡単な反射望遠鏡を自分で作る方法が記載されています。この望遠鏡では、凹面鏡が対物レンズの役割を果たします。そして最大の難関はこの鏡を自宅で作ることです。このプロセスは複雑で、厚いガラス素材に銀メッキを施し、研削および研磨するための装置の製造が必要です。何か別の方法で行うことは可能でしょうか? 金属化されたラフサンフィルムから鏡を作ってみましょう。

これをどのように実現できるかをより深く理解するために、夢を見てみましょう。底のないブリキ缶を手に持っており、その上にフィルムがしっかりと張られていると想像してください。フラットな鏡面でありながら。瓶内の圧力が大気圧より低くなるとどうなりますか? フィルムが曲がってしまいます。それで、凹面の銀メッキ表面が判明しました。アイデアは単純です。つまり、この方法で望遠鏡用の鏡を作成してみることができるということです。まずは、「缶」のデザインを開発しましょう。そして、望ましい曲率の表面を得るために、内部に必要な希薄化をどのように、何を使って作成するかを考えてみましょう。すぐにご予約をさせていただきます。サイズ、素材、その他の詳細の選択を意図的に制限せず、検索の主な方向のみを示します。

望遠鏡ミラー

「缶」のデザインの変形例を図 1 に示します。これは、プレキシガラスを旋盤で加工した円筒形のガラスです。機械には出口があり、後で空気を送り込むために必要になります。リングもデザインのディテールのひとつです。ガラスと同じ素材で作られています。リングはガラスの端に張られたフィルムの上に上から下げられ、フィルムを密閉してクランプします。

では、グラスから空気を抜く方法を考えてみましょう。最も簡単な解決策はピストンポンプを入手することです。それとも自分で作ってみませんか？どうやって？有名な物理学者ダニエル・ベルヌーイに起こった興味深い事件を思い出してください。天井の下の部屋には開いたハッチがありました。ある日、このハッチを強い風が吹き抜けました。彼らはハッチをシールドで閉めたいと考えていました。そして男が盾を頭上に上げて階段を登り始めたとき、風が盾を持ち上げてハッチに押し付けました。ベルヌーイ効果を理解すれば、何が起こったのかを簡単に説明できます。エアジェットの引き込み動作を自作のウォータージェットポンプで利用してみます。

ここでの考え方は非常にシンプルです。ウォータージェットポンプは、2つの出口を備えたシリンダーで構成されています（図XNUMXの図を参照）。

水は一方の出口から供給され、もう一方の出口から流出し、XNUMX 番目の出口はガスを除去する必要がある容器に接続されています。ポンプを外側から考えると、このような図が観察されます。気球の中では何が起こっているのでしょうか？ご存知のとおり、液体がさまざまな断面のパイプ内を移動するとき、パイプが狭いほどその速度は大きくなり、速度が大きくなるほど液体内の圧力は低くなります。これはベルヌーイの法則が教えてくれることです。シリンダー内の管のくびれ部分から流れる水の噴流は高速で、噴流内部に低圧領域が生じます。空気は流れによって引き込まれ、水とともにシリンダーから運び去られます。ただ？それではポンプを作り始めます。

米。 1. フィルムがしっかりと張られた、底のない缶。缶内の圧力が大気圧より低くなるとフィルムがたわみます。

米。 2. ウォータージェットポンプは、XNUMX つの吐出口を備えたシリンダーで構成されています。出口の XNUMX つから水が供給され、もう XNUMX つから水が流出し、XNUMX 番目の出口はガスを除去する必要がある容器に接続されています。

米。 3.ウォータージェットポンプの設計。

米。 4. ウォータージェットポンプがなくても大丈夫です。フィルムを伸ばす前に、ケースの底の穴を固定し、水を入れます。次に、フィルムをしっかりと伸ばし、ゆっくりと水を排出する必要があります。表面上の圧力が低下し、フィルムが内側に引き込まれます。

米。 5. 実験のスキーム。

その設計を図 3 に示します。

プレキシガラスから円筒形のガラスを彫刻する必要があります。ガラスの底にドリルで穴を開け、そこにチューブを挿入します。リムにカバー用の溝を作ります。ガラスの側面の約半分の高さに、真空タンクに接続するチューブ用の穴を開けます。可変断面チューブはプレキシガラスから機械加工することもできます。チューブの狭い部分でポンプを動作させるのに十分な圧力を得るには、チューブの最も狭い部分と最も広い部分の面積が約 4 倍異なる必要があります。プレキシガラスカバーと密閉用のゴム製ガスケットも必要です。構造体を組み立ててみましょう。ガラスと蓋に用意した穴にチューブを接着します (封止にはエポキシを使用します)。ゴムパッキンを使用して蓋をしっかりと閉めます。ポンプと水道を接続し、ポンプの吐出量をゴムホースで接続します。ウォータージェットの速度を調整することで、圧力を制御し、ミラーの曲率を制御できます。

これを行うには、ポンプにポンプを供給するために設けられた出口をゴムホースで接続する必要があります。曲率が得られたら、ホースをクランプでクランプする必要があります - これでミラーの準備が整いました。

ポンプなしでできますか？図 4 を見てください。

フィルムを伸ばす前に、「ミラー」本体の底にある穴を固定し、水を入れます。ここでフィルムをしっかりと引き伸ばし、水を徐々に排出し始めると、液体の表面上の圧力が低下し、フィルムは内側に引き込まれます。ちょっとした調査を行って、注がれる水の量に対する鏡の焦点距離の依存性を見つけることもできます。このような研究のスキームを図 5 に示します。化学スタンド、ビーカー、レンズ、電球が必要です。スリット、スクリーン、スタンドの「鏡」を自分で作ります。実験の結果、グラフをプロットします。横軸にビーカーに注がれた水の量 (ミリリットル) をプロットし、縦軸にミラーの焦点距離 (センチメートル) をプロットします。このグラフは、ミラーの焦点距離をかなり正確に計算するのに役立ちます。

著者: I.ねどせきな

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音波がゼロでない質量を持つという最初の兆候は、いわゆる点粒子理論に含まれています。この理論によると、絶対零度に近い温度の超流動液体 (superfluid) の媒質にあるフォノンは重力にさらされ、相互作用の強さはフォノンのエネルギー (運動量) のみに依存し、超流動の状態を表す方程式。従来の方程式を基礎として採用すると、フォノンと重力の相互作用の大きさは、準粒子の負の質量に対応します。たとえば、地球の重力の影響下で、フォノンの軌道は上向きに曲がります。

この効果は、スネルの法則で説明されている標準的な屈折効果とまったく同じです。重力が存在する場合、超流動の圧力は深さに依存し、圧力は音波の伝播速度に依存します。その結果、超流動内のフォノンは直線的な経路をたどらず、このずれはフォノンの「重力質量」の存在によって非常によく説明されます。

フォノン質量の計算は、それが非常に小さい値を持つことを示しました。ヘリウム 4 の超流動を取り、その中にこのタイプの粒子として非常に高いエネルギー (1 KeV/c) を持つフォノンを作成すると、その質量は 1 GeV/c2 になります。ヘリウム原子 XNUMX 個の質量以下です。

現在、科学者は、フォノンの「重力質量」の効果を検出して実際に研究できる実験装置を開発しています。このインスタレーションでの超流動の役割は、超冷却された原子の雲 (ボース・アインシュタイン凝縮体) または特定の分子ガスによって果たされ、音波の速度の低い値を得るために使用できると想定されています。

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