На сцене: физика и драма

1. Построение модулированного лазера
2. материалы
3. установка
4. приемник
5. предосторожность
6. Comunicando la física
7. Результаты проекта
8. время
9. спасибо

Перевод: Гжегож Глубовский.

Подумайте о возможности отправки звука с помощью лазера, невероятно? Это то, что сделали ученики Алессио Бернарделли - позже они подготовили театрализованное представление, чтобы объяснить знания, лежащие в основе их работы. Вот описание этой истории.

Изображение предоставлено
Xacto / iStockphoto

Желая призвать наших студентов (в возрасте 16-17 лет) к тому, чтобы вместо того, чтобы рассматривать технологию использования как «черную магию», они стремились понять ее суть, мои коллеги и я попросили их разработать и построить модулированный лазер на основе дешевых, доступных в торговая лазерная указка. Как только они выбрали удовлетворительный проект, они были очень удивлены его простотой. Даже некоторые учителя сомневались в возможности его действий.

Успех превзошел все наши ожидания. Мало того, что нам удалось послать звуковой сигнал в другой конец комнаты, но играемая музыка была громкой и четкой. Студенты были поражены тем, что они сделали то, что они даже не знали, было возможно. Тем не менее, это оказалось довольно простой задачей, которая, кроме того, может помочь в объяснении широкого спектра физических проблем - что наши студенты сделали на следующем этапе своей работы.

Мне нравится тот факт, что наше устройство очень дешево и очень эффектно. Подобное устройство можно приобрести примерно за 250 фунтов стерлингов, наша стоимость составляет около 15 фунтов стерлингов. Кроме того, вы можете внимательно посмотреть на его дизайн, так что даже кто-то менее технически квалифицированный может извлечь выгоду для себя.

Построение модулированного лазера

Входной сигнал, поступающий от аудиоустройства, проходит через резистор. Как сигнал переменного (переменного) тока, он вызывает изменение напряжения на концах этого резистора и, следовательно, изменение тока, протекающего в цепи на той же частоте, что и входной сигнал. В результате происходит изменение интенсивности света, излучаемого лазерным диодом на той же частоте.

Лазерный луч переменной интенсивности направляется к фотоэлектрическому элементу, соединенному с небольшим усилителем. Поскольку количество фотонов, достигающих датчика, изменяется в зависимости от частоты аудиосигнала, ток, генерируемый фотоэлементом, также изменяется на такой частоте. После усиления этот сигнал переменного тока запускает движение мембраны динамика - вы можете слушать музыку.

Конденсатор в системе модуляции пропускает сигнал переменного тока и отключает постоянный ток от батареи.

Необходимые материалы

Изображение предоставлено
Алессо Бернарделли

материалы

• Лазерная указка (минимум 5 мВт)
• Мини-усилитель
• Самый лучший и самый дешевый кажется удаленным из коротковолнового приемника w1
• Электрический провод с 3,5 мм моно разъемами
• 3 батарейки ААА
• Контейнер на 3 батарейки ААА
• Маленький электрический выключатель
• Припой олова и электрический провод
• 2 зажима крокодил
• Конденсатор 100 мкФ
• Резистор 10 Ом
• Фототранзистор или другой фотоэлемент
• Аудиоустройство, например проигрыватель mp3 или CD (любое аудиоустройство, оснащенное разъемами 3,5 мм)
• 2 стойки с зажимными разъемами

Изображение предоставлено
Алессо Бернарделли

установка

Схема модулятора

1. Выньте батарейки изнутри лазерной указки.
2. Зафиксируйте один из зажимов типа «крокодил» на пружине внутри батарейного отсека индикатора.
3. Прикрепите второй зажим крокодила к корпусу индикатора; Крокодиловые клипы не могут соприкасаться друг с другом.
   Если лазерный луч не появляется после замыкания завершенной цепи, замените зажимы крокодила на пружине и на корпусе (лазерный диод загорается, когда ток течет в правильном направлении).

1. Припаяйте провод, подключив одного из крокодилов к концу батарейного отсека.
2. Припой провод, соединяющий второй полюс батарейного контейнера с резистором.

1. Припаяйте провод, чтобы соединить противоположный конец резистора с автоматическим выключателем, и замкните цепь, припаяв провод между свободным концом автоматического выключателя и другим зажимом крокодила.
   Часть цепи постоянного тока завершена. Однако для модуляции лазерного луча на резисторе требуется переменное напряжение, чтобы результирующий переменный ток перекрывал постоянный ток батареи.

1. Разделите кабель с помощью разъемов «jack» на две половины. Снимите изоляцию с одного из отрезанных концов. (Оставьте вторую половину кабеля для приемника, см. Слева).
2. Как видите, провод был сделан таким образом, чтобы тонкие медные провода (экран) были обмотаны вокруг провода, покрытого резиной. Сверните все провода экрана, отделяя их от проволоки с резиновым покрытием, расположенной в центре (удалите резину, чтобы открыть ее).

1. Припаяйте одну из направляющих (независимо от того, выберете ли вы скрученные экранные провода или центральный провод) к одной из клемм конденсатора.
2. Припаяйте одну из направляющих (независимо от того, выберете ли вы скрученные экранные провода или центральный провод) к одной из клемм конденсатора.

1. Чтобы завершить сборку схемы, припаяйте свободный провод кабеля с разъемом к противоположному концу резистора.
2. Теперь вы можете подключить лазерную указку к аудиоустройству (используя штекер «jack»).

Изображение предоставлено
Алессио Бернарделли

приемник

1. Удалите изоляцию с конца другой половины электрического провода, который заканчивается "штекером", как описано в шагах 7 и 8 выше.
2. Один из открытых проводников (не имеет значения, какой) припаивается к одному из концов фотоэлемента, а другой - к другому.
3. Используйте штекер «jack» для подключения фотоэлемента к усилителю. Приемник готов к работе.

действие

Осторожно направьте лазерный луч на фотоэлемент, используя штативы с зажимными разъемами.

Включите аудиоустройство. После передачи с помощью лазера музыка будет воспроизводиться усилителем. Чтобы значительно драматизировать демонстрацию, подключите более мощный звуковой усилитель к выходу усилителя.

предосторожность

Даже небольшое количество лазерного излучения может повредить ваши глаза, поэтому следуйте инструкциям по безопасному использованию индикатора.

Comunicando la física

Так мы создали удивительный гаджет. Мы думали, что среди наших коллег мы сможем подготовить время от времени интерактивную лекцию с нашими студентами, но они оказались намного более изобретательными. Они решили написать пьесу, основанную на приключениях Джеймса Бонда, и использовать свою презентацию, чтобы объяснить физические концепции, на которых основана работа созданного устройства.

Они написали потрясающий сценарий, наполненный физическим содержанием, со многими моментами, побуждающими зрителей участвовать. Спектакль предназначен для учащихся в возрасте 13-14 лет (девятый год обучения в школе). Предполагалось, что это повысит интерес к предмету и побудит студентов изучать физику в школе или даже на уровне университета в будущем.

Изображение предоставлено
Алессио Бернарделли

Во время презентации учащиеся старших классов объяснили физические проблемы, содержащиеся в программе GCSE (возраст 14-16 лет), такие как модуляция сигнала, свет как средство общения, отражение света и оптические волокна, а также выбрали более сложные вопросы, например фотоэлектрический эффект. Сценарий можно скачать w2 и узнать их способ объяснения этих идей.

Спектакль экспонировался не только в нашей школе, но и в других школах Уэльса. Хорошее впечатление у зрителей осталось: качество искусства, знания студентов и их способность донести их до младших коллег. Самые молодые зрители воспринимали представление как интересный способ изучения физики. Им также понравился тот факт, что не преподаватели, а старшие коллеги объясняли им эти концепции.

Отношение студентов, участвующих в спектакле, также изменилось. Одна из девушек сказала, что только после написания сценария и представления фотоэлектрического эффекта младшим ученикам она сама поняла это явление. Учителя часто испытывают нечто подобное: только когда вам нужно выучить тему, вы начинаете понимать это через себя. Частично в результате этого проекта все участвующие в нем студенты выбрали физику или политехникум.

Результаты проекта

Проект был реализован в июне 2008 года, но его влияние все еще заметно. В школах, которые мы посещали, не только ученики смотрели наши выступления, но и их учителя. Мы показали, сколько физики можно объяснить с помощью нашего устройства. Поскольку мы также использовали показатели, разработанные нашими зрителями лично, они позже могли проводить аналогичные демонстрации на своих уроках. Мои коллеги из школы Croesyceiliog w3 они все еще используют такое устройство во время урока.

Воздействие нашего проекта вышло за пределы региона Уэльса. В октябре 2008 года вместе с некоторыми моими учениками мы провели семинары для учителей на Уэльской конференции учителей физики, организованной Институтом физики Великобритании. w4 ,

В апреле 2009 года она посетила нашу школу Science Made Simple W5 и включил части нашего проекта для ее нового шоу для начальных и средних школ, продвигая нашу идею по всей Англии и Уэльсе.

время

Проект был реализован в течение года в рамках научной премии Rolls-Royce 2008-09. W6 в котором мы были одним из девяти финалистов. На поиск информации и проектные работы у нас ушло несколько недель, постройка устройства длилась несколько дней. Написание сценария, репетиции и спектакли заняли около двух месяцев. Оставшаяся часть года была потрачена на сотрудничество с Институтом физики и науки Made Simple.

Мы посвятили часовому уроку в неделю (по два в неделю) около двух месяцев. Остальная часть работы была сделана вне школы.

спасибо

Он был директором проекта, Алессио Бернарделли, но это было бы невозможно, если бы Мэтт Смит и Джон Айвинс, его коллеги по школе Croesyceiliog, не помогали ему.

Во время проекта Мэтт работал методистом в школе Croesyceiliog. Он сыграл ключевую роль в разработке схемы и решил многие проблемы, возникшие в ходе проекта. В настоящее время он является главой физики в международной школе в Риме, Италия.

Джон Айвинс был ключевым членом команды благодаря его хорошим контактам со студентами. В настоящее время он является председателем команды учителей физики в школе Кроесилици в Кумбране, Уэльс, Великобритания.

Похожие

Комментарии