LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d`emploi 476 50 Instrucciones de
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1. Physique Chimie Biologie Technique 9 96 Gan Sf TRIGGER PULSES 10 MHz Le dispositif constitu de l appareil de mesure de la vitesse de la lumi re et de 2 miroirs triples sert d terminer la vitesse de la lumi re partir de la distance parcourue et du temps de pro pagation d impulsions lumineuses tr s br ves Elles traversent une section de mesure avec double r flexion sur un grand mi roir triple pour ensuite tre converties en impulsions de tension affich es sur un oscilloscope en vue de la d termination du temps de propagation On travaille avec des sections de mesure de 10 m 20 m de long Afin de pouvoir mesurer les temps de propagation d envi ron 65 ns 130 ns avec les oscilloscopes habituellement uti lis s dans les coles l appareil de mesure de la vitesse de la lumi re est quip d une sortie trigger et d une sortie 10 MHz stabilis e par cristal Les signaux de d clenchement pour le d clenchement externe de l oscilloscope sont parfaitement bien adapt s aux impulsions de tension si bien que celles ci sont toujours enti rement repr sent es Le signal de la sortie 10 MHz peut ventuellement tre utilis sur le 2 canal de Poscilloscope comme base de temps calibr e les flancs du signal p riode 100 ns servent alors de grille de mesure in d pendante des propri t s de l oscilloscope Du fait de leur faible largeur de pic de 20 n2. 1 1 a 1 3 resistencia de salida 50 Q v ase la Fig 3 4 1 1 Salida de pulsos Suministra los impulsos de tensi n obtenidos del diodo receptor a partir de los impulsos de luz emitidos por el LED emisor como se ales de tiempo para la me dici n del tiempo mediante el osciloscopio v ase la Fig 3 Impulsos Frecuencia de repetici n 40 kHz Ancho de pico 20 ns Anchura mitad de pico t pica 5 ns Longitud de onda de la luz 615 nm 1 2 Sortie trigger Les impulsions servent au d clenchement externe de Poscilloscope Le flanc positif de la tension rectangu laire de d clenchement signal TTL a une avance d environ 60 ns par rapport l mission des impulsi ons lumineuses voir fig 3 Cela permet ainsi une parfaite repr sentation des signaux de mesure sur des oscilloscopes couramment utilis s dans les co les sans ligne de retard int gr e m me en cas de chemins optiques tr s courts par ex miroir triple di rectement devant les fen tres 1 6 ou 1 7 1 3 Sortie 10 MHZ Les signaux de tension alternative stabilis s par cristal avec une p riode de 100 ns peuvent tre utilis s comme base de temps calibr e sur le 2 canal de l oscillos cope Les flancs servent de grille de mesure si la mesure du temps dans les plages calibr es de Poscilloscope ne peut pas tre r alis e avec une utili sation optimale de l cran ou s il doit tre r alis un contr le et ventuellement une
3. 100 mV cm l nea cero sobre el borde inferior del reticulado Canal ll s lo en el modo dual para procedimientos de me dici n seg n la secci n 4 3 3 DC 0 1 V cm l nea cero en la mitad de la pantalla Disparo trigger externo HF flanco ascendente Nivel del disparo autom tico Deflexi n del tiempo 0 2 s cm cal deflexi n X x 1 Intensidad m xima 4 2 Ajuste para las mediciones de la velocidad de la luz Fig 5 1 Ajuste aproximado Montar el experimento de tal manera que la ventana 1 6 se encuentre a unos 20 cm de distancia de la lente colocar el punto medio de la ventana y la lente a la misma altura Colocar el espejo triple grande a la distancia prevista para el experimento s 2 s 2 para las mediciones 4 3 1 unos10ma20m 4 3 2 unos5m 4 3 3 unos15m Montar el espejo tal que su punto medio se encuentre a la al tura del eje ptico y su superficie est en posici n vertical al mismo Ajuste fino b squeda de la se al Encender el aparato hacerlo conectando el adaptador de ali mentaci n y el osciloscopio Para verificar el recorrido del rayo observar directamente el espejo triple muy pegado a la carcasa por sobre la lente si ste no ilumina o si se ve rojo s lo en el borde ajustar la di recci n del rayo con un ligero desplazamiento lateral del ban co ptico y o variando su inclinaci n mediante los tornillos de ajuste hasta que el espejo se vea iluminado en el centro A
4. bord in f rieur du graticule Canal Il seulement en fonctionnement bicanal pour des proc d s de mesure ainsi que sp cifi au paragraphe 4 3 3 CC 0 1 V cm ligne z ro au milieu du graticule D clenchement externe HF flanc ascendant Niveau de d clenchement automatique Balayage 0 2 s cm cal d viation X x 1 Intensit maximale 4 2 Ajustage pour des mesures de la vitesse de la lumi re fig 5 1 Ajustage grossier R aliser le dispositif de fa on ce que la fen tre 1 6 soit environ 20 cm devant la lentille le centre de la fen tre est la m me hauteur que celui de la lentille Placer le grand miroir triple la distance s 2 pr vue pour l ex p rience s 2 pour les proc d s de mesure 4 3 1 environ 10m 20m 4 3 2 environ5m 4 3 3 environ 15m Installer le miroir de telle sorte que son centre soit la hauteur de l axe optique et que sa surface soit perpendiculaire celui ci Ajustage pr cis recherche du signal Mettre en route l unit d exploitation en branchant l adapta teur secteur enfichable et l oscilloscope Pour la v rification du trajet des rayons jeter un coup d oeil tout pr s du bo tier et de la lentille sur le miroir triple si celui ci n est pas clair d une lumi re rouge ou bien seulement au bord incliner l g rement le banc d optique sur le c t et ou modifier son inclinaison par les vis de r glage pour ajuster l orientation des rayons de
5. correction de la base de temps de oscilloscope La forme des signaux d pend de la bande passante de Poscilloscope utilis Elle correspond peu pr s celle de la fig 4 pour un oscilloscope 30 MHz pour un oscil loscope 100 Hz les flancs sont en pente plus raide et les signaux ressemblent des rectangles 1 2 Salida del trigger Los impulsos sirven para el disparo externo del oscilos copio El flanco positivo de la tensi n rectangular se al TTL tiene un adelanto de unos 60 ns ver Fig 3 respecto a la emisi n de los impulsos de luz De all que se pueda representar completamente la se al de me dici n sin intergrar una l nea de retardo incluso para caminos muy cortos es apropiado para los osciloscopios utilizados en la escuela por ej con el espejo triple si tuado directamente frente a las ventanas 1 6 6 1 7 1 3 Salida de 10 MHz Las se ales de tensi n alterna estabilizadas mediante cuarzo con periodos de 100 ns pueden ser usadas como base de tiempo calibrada en el 2do canal del osciloscopio Los flancos sirven de patr n de me dici n sila medici n de tiempo en los rangos calibrados del osciloscopio no puede ser hecha adecuadamente en la pantalla o si se debe realizar un control y en caso necesario una correcci n de la base de tiempo del osciloscopio La forma de la se al depende del ancho de banda del osciloscopio empleado En la Fig 4 se muestra la forma aproximada para un osc
6. del tiempo de recorrido en cables coa xiales v ase la Fig 4 2 1 Cable coaxial con conectores BNC 50 Q 10 m de largo 1 Uni n T BNC 501 091 1 Base de soporte peque a 300 02 Adem s para la reflexi n en un terminal cerrado 1 Uni n recta BNC 501 10 1 Adaptador BNC 4 mm bipolar 575 35 1 Conector puente de 501 48 1 Resistencia variable STE 1 kQ 577 86 s 20cm pie 50110 50148 575 35 Fig 5 2 Fig 5 1 Dispositifs exp rimentaux pour la d termination de la vitesse de la lumi re fig 5 1 La liaison entre la sortie 10 MHz et le 2 canal de l oscilloscope n est n cessaire que pour une mesure conform ment au paragraphe 4 3 3 pour des tudes de la propagation le long de c bles coaxiaux fig 5 2 pour la r flexion l extr mit ferm e court circuiter les conducteurs int rieur et ext rieur par l interm diaire d un cavalier de 501 48 ainsi que r pr sent sur le sch ma ou bien les relier par le biais d une r sis tance variable 1 kQ 577 86 Montajes experimentales para determinar la velocidad de la luz Fig 5 1 la conexi n entre la salida de 10 MHz y el 2do canal del osciloscopio es necesaria s lo para la medici n seg n la secci n 4 3 3 para el estudio del tiempo de recorrido en cables coaxiales
7. la velocidad de la luz a partir de la pendiente de las rectas Af f As Fig 6 Mesure absolue du temps de propagation tde la lumi re pour une di stance s partir de l intervalle temporel entre le signal de mesure U1 et le signal de r f rence Un Medici n absoluta del tiempo de recorrido t de la luz para un camino recorrido s a partir del intervalo de tiempo entre la se al de medici n U1 y la se al de referencia Uo Fig 7 1 7 2 Mesure relative du changement du temps de propagation At de la lu mi re pour un changement de la distance parcourue de As partir du changement de position du signal de mesure U1 Fig 7 1 Position de U1 au d but de l exp rience Fig 7 2 Position de U1 apr s le changement de la distance parcourue de As Medici n relativa de la variaci n del tiempo de recorrido At de la luz al variar el camino recorrido en As a partir de la variaci n de la posici n de la se al de medici n U Fig 7 1 Posici n de U4 al inicio del experimento Fig 7 2 Posici n de U1 despu s de variar el camino recorrido en As 4 8 3 Sp cification du temps de propagation t par le signal 10 MHz recherche de la distance parcourue s correspondante Afficher le signal de mesure U1 et le signal de r f rence Uo conform ment au paragraphe 4 3 1 et r gler exactement la m me hauteur pour les deux R aliser en suppl ment la connexion entre la sortie 10 MHz et le 2878 canal ainsi que
8. mesure de la vitesse de la lumi re Aparato para medir la velocidad de la luz El equipo est conformado por el aparato para medir la veloci dad de la luz y 2 espejos de desviaci n y sirve para determinar la velocidad de la luz a partir del camino recorrido y el tiempo transcurrido de pulsos luminosos que son de muy corta duraci n Estos pulsos recorren un camino de medici n reflej ndose dos veces en un espejo triple grande y son convertidos en impul sos de tensi n para su visualizaci n con un osciloscopio medi ante el cual se determina el tiempo transcurrido Se trabaja con caminos de unos 10 m a 20 m Para poder medir tiempos de recorrido de unos 65 ns a 130 ns con osciloscopios utilizados normalmente en la escuela el aparato de medici n de la velocidad de la luz est provisto de una salida de trigger y una salida de 10 MHz estabilizada con cuarzo Las se ales del trigger disparador para el trigger externo del osciloscopio est n adaptadas a los impulsos de tensi n para que puedan ser representados totalmente En caso necesario la se al de la salida de 10 MHz puede ser empleada como base de tiempo calibrada en el 2do canal del osciloscopio los flancos de la se al duraci n peri dica de 100 ns sirven como patr n de medici n independiente caracter stica del osciloscopio Como el ancho de picos obtenidos a partir de los pulsos lumi nosos es de 20 ns los impulsos de tensi n tambi n pueden ser utilizados p
9. n 4 3 1 LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D O by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
10. sp cifi au paragraphe 4 1 A l aide du bouton de r glage de la phase 1 4 d placer le signal 10 MHz de fa on ce que le flanc ascendant de la 1 impulsion conform ment la fig 8 soit au dessus du flanc ascendant du signal de r f rence Ub Ensuite choisir la distance s 2 en d pla ant le grand miroir triple de telle sorte que le flanc ascendant du signal de mesure U1 soit comme la fig 8 exactement sur le 2 7 flanc ascen dant du signal 10 MHz 4 4 Mesure du temps de propagation pour des signaux le long de c bles coaxiaux voir fig 5 2 R aliser le dispositif conform ment la fig 5 2 d livrer directe ment l oscilloscope les signaux g n r s avec le petit miroir triple par l interm diaire de l l ment en T 501 091 comme signal de r f rence UO et au c ble comme impulsion de mesure qui parcourt deux fois le c ble de longueur avec une r flexion l extr mit ouverte et l extr mit ferm e pour ensuite tre affich e comme impulsion de mesure U1 sur Poscilloscope apr s le temps de propagation t D terminer le temps f ainsi que d crit au paragraphe 4 3 1 Fig 8 D termination absolue de la vitesse de la lumi re par sp cification d un temps de base t externe de 100 ns p riode du signal 10 MHz issue de l appareil de mesure de la vitesse de la lumi re Determinaci n absoluta de la velocidad de la luz prefijando una base de tiempo texterna de 100 ns periodo de la se al de 1
11. 0 MHz del apa rato de medici n de la velocidad de la luz 4 3 3 Fijaci n del tiempo recorrido t mediante la se al de 10 MHz b squeda del camino recorrido respectivo s Representar en el osciloscopio la se al de medici n Ur y la se al de referencia Uo de acuerdo con la secci n 4 3 1 y obte ner las mismas amplitudes Efectuar la conexi n entre la salida de 10 MHz y el 2do canal seg n la secci n 4 1 Con el regulador de fase 1 4 desplazar la se al de 10 MHz de tal manera que el flanco ascendente del primer impulso se en cuentre sobre el flanco ascendente de la se al de referencia Uo de acuerdo con la Fig 8 Luego desplazando el espejo triple grande elegir una distancia s 2 tal que el flanco ascendente de la se al de medici n Ur se encuentre exactamente sobre el 2do flanco ascendente de la se al de 10 MHz como se muestra en la Fig 8 4 4 Medici n del tiempo recorrido para se ales en cables coaxiales ver Fig 5 2 Montar el experimento tal como se ilustra en la Fig 5 2 co nectar las se ales generadas con el espejo triple peque o a trav s de la uni n T 501 091 directamente al osciloscopio como se al de referencia Uo y al cable como impulso de me dici n Este debe recorrer dos veces el cable de longitud re flej ndose en el terminal abierto o cerrado y luego del tiempo recorrido tdeber aparecer en el osciloscopio como impulso de medici n Us Determinar el tiempo seg n lo descrito en la secci
12. Fig 5 2 para la reflexi n en un terminal cerrado cortocircuitar la l nea interna con la externa seg n el bosquejo mediante un conector puente de 501 48 o a trav s de una resistencia variable de 1 KQ 577 86 Remarques sur le mat riel recommand Oscilloscope Les informations sp cifiques l utilisation se rapportent l oscilloscope deux canaux 303 575 211 dont il est ques tion dans le pr sent mode d emploi En cas d utilisation d un oscilloscope dont les sp cifications techniques sont diff rentes il faudra adapter les r glages et les instructions de mesure en cons quence La forme des signaux 10 MHz d pend de la bande passante de l oscilloscope voir paragraphe 3 C ble de raccordement Le 3 c ble HF est n cessaire si les signaux de la sortie 10 MHz doivent servir de base de temps sur le 2 canal de l oscilloscope voir paragraphe 4 3 3 ll est indispensable d avoir des c bles coaxiaux 50 Q pour une repr sentation des signaux sans distorsion n utiliser que les c bles indiqu s ou bien des c bles aux propri t s similaires R aliser le dispositif conform ment la fig 4 1 ou 4 2 R glage de base de l oscilloscope a deux canaux 575 211 Mode de fonctionnement Fonctionnement monocanal ou bien pour une utilisation de la sortie 10 MHz comme base de temps voir paragraphe 4 8 3 Fonctionnement bicanal en alternance Canal CC 5 mV cm 100 mV cm ligne z ro sur le
13. ar rapport aux signaux Ub 3 Fournitures description caract ristiques techniques fig 2 D Appareil de mesure de la vitesse de la lumi re Il comprend les l ments optiques ajust s LED mettrice diviseur de rayons et diode r ceptrice voir aussi paragraphe 2 ainsi que l lectronique pour la g n ration des impulsions disponi bles aux sorties 1 1 1 3 r sistance de sortie 50 Q voir fig 3 4 1 1 Sortie impulsions Elle fournit sous forme de signaux de temps les impulsi ons de tension obtenues par le biais de la diode r cep trice partir des impulsions lumineuses de la LED mettrice pour la mesure du temps avec l oscilloscope voir fig 3 impulsions Fr quence de r p tition 40 kHz Largeur de pic 20 ns Largeur de pic a mi hauteur typiquement 5 ns Longueur d onde de la lumi re 615 nm peque o d2 Para la reflexi n del rayo de referencia colocar el espejo d2 o bien sobre la ventana co interceptando la luz reflejada hacia arriba por el divisor de haz o bien directa mente en la ventana c1 en el camino del rayo de medici n Ambos recorridos son equivalentes por razones did cticas se recomienda posicionar el espejo en el camino del rayo de me dici n pero si se emplea el recorrido con la ventana co el rayo de medici n no ser influenciado en este caso La luz de referencia se convierte en
14. ara los experimentos de propagaci n de se a les en cables coaxiales por ej para la determinaci n de la velocidad de propagaci n 2 3 de la velocidad de la luz para estudiar la reflexi n en terminales abiertos y cerrados la influ encia de la resistencia de carga terminal y para determinar la impedancia caracter stica Bibliograf a Descripciones de experimentos en Folletos Leybold de F sica parte 2 597 521 1 Instrucciones de seguridad Preservar el Aparato para medir la velocidad de la luz de sacudidas mec nicas por ej producidas por choques o ca da para evitar un menoscabamiento del ajuste ptico de los elementos como el LED emisor el divisor de haz y el diodo receptor Preservar el aparato del polvo y humo para que los elemen tos pticos no se ensucien y no se produzca una dismi nuci n del rendimiento luminoso Conservar el aparato de medici n de la velocidad de la luz en posici n vertical por ej en una base de soporte 300 02 cerrar la abertura 1 7 con una tapa 1 8 Proteger el espejo triple frente a rayaduras u otros Conectar las salidas resistencia de salida de 50 Q s lo con cables coaxiales de 50 Q para que la representaci n de se ales est libre de distorsiones Informations relatives la compatibilit lectromagn tique L appareil de mesure de la vitesse de la lumi re est moyen d exploitation de la classe A dans l esprit de la norme EN 55011 Il peut o
15. ccasionner des brouillages radio lectriques dans les r gions habit es Dans ce cas l il peut tre exig de l utilisateur qu il prenne les mesures appropri es et s en porte garant En cas d emploi dans la salle sp cialis e d un tablissement d enseignement professionnel ou tout autre centre de forma tion il faut n ammoins consid rer qu en principe il ne survient aucune perturbation dans les r gions habit es tant qu une dis tance de protection d au moins 30 m est respect e et que l ap pareil n est utilis que temporairement Mesures a prendre pour l observation des exigences de la classe A dans l esprit de la norme EN 55011 Utiliser des c bles de mesure blind s le plus court possible par ex des c bles HF 1 m 501 02 Ne mettre en route l appareil de mesure de la vitesse de la lumi re D qu au branchement de l adaptateur secteur enfichable lorsque tous les pr paratifs pour l exp rience sont termin s dans la mesure ou ls sont r alisables sans trajet des rayons Ne pas faire fonctionner l appareil plus longtemps que ne le n cessite la r alisation de l exp rience Informaciones EMC El aparato para la medici n de la velocidad de la luz es una herramienta del tipo A conforme con lo establecido en la norma EN 55011 Este aparato puede causar ruidos parasi tarios en las viviendas aleda as En este caso el operario est obligado a tomar las medidas del caso y asumir re sponsabilidade
16. etici n de 40 kHz La luz se refleja en un espejo semitrans parente que act a como divisor de haz b dando lugar a un Rayo de referencia v ase m s adelante en la direcci n de la ventana co la otra mitad pasa a trav s de la ventana c como Rayo de medici n Una lente f 200 mm forma la ima gen del LED sobre si misma a trav s de un espejo triple d situado a una distancia s 2 que refleja el rayo en s mismo y sobre un diodo receptor 8 a trav s del divisor de haz b Este diodo receptor convierte los impulsos de luz despu s de recorrer el camino s en impulsos de tensi n que van a ser registrados en el osciloscopio como se ales de tiempo U1 Si se desplaza la posici n del espejo triple en A s 2 de tal ma nera que el recorrido de los pulsos de luz var en en As enton ces la se al de tiempo U se desplazar en A ten el oscilosco pio La velocidad de la luz podr ser determinada mediante el registro de varios pares de valores a partir de la pendiente de las rectas A s f A 1 Para llevar a cabo la medici n absoluta del tiempo t requerido por un impulso de luz para recorrer el camino s se necesita adem s de la se al de tiempo U1 una se al de referencia Uo para el punto cero la cual se genera mediante un espejo triple triple d2 additionnel Pour qu un rayon de r f rence soit r fl chi sur la diode r ceptrice il doit tre soit plac sur la fen tre co dans la lumi re r fl chie ver
17. fa on ce que le miroir soit clair en son centre R gler le signal alors affich l oscilloscope sur l amplitude la plus grande possible en modifiant l g rement l ajustage optique notamment en d pla ant la lentille avec pr caution Brancher maintenant la d viation de l axe X sur x 10 et placer Nota acerca de los equipos que se recomiendan Osciloscopio Las informaciones operativas est n referidas al oscilosco pio de dos canales 303 575 211 mencionado en estas in strucciones de servicio Si emplea un osciloscopio con otras especificaciones t cnicas entonces ser necesario efectuar los ajustes respectivos y adaptar las indicaciones para la medici n La forma de las se ales de 10 MHz depende del ancho de banda del osciloscopio v ase la secci n 3 Cable de conexi n Cuando se alimentan las se ales de la salida de 10 MHz al 2do canal del osciloscopio como base de tiempo v ase la secci n 4 3 3 se requiere el tercer cable HF Para lograr que las se ales representadas no sean distor sionadas se recomienda usar el cable coaxial de 50 Q em plear los cables indicados o aquellos que posean las mismas caracter sticas Montar el experimento seg n la Fig 4 1 6 Fig 4 2 Ajuste b sico del osciloscopio de dos canales 575 211 Modo de servicio Monocanal o si se utiliza la salida de 10 MHz como base de tiempo v ase la secci n 4 3 3 Dos canales alternadamente Canal DC 5 mV cm a
18. illoscope que si les deux signaux ont la m me amplitude et que l cartement est nette ment plus grand que la largeur des impulsions 4 3 2 Mesure du changement du temps de propagation At en fonction du changement de la distance parcourue s mesure relative voir fig 7 A l aide du bouton de r glage de la position X d placer le signal de mesure U1 g n r conform ment au paragraphe 4 2 de facon ce que le maximum soit sur une ligne verticale du graticule dans la zone gauche de l cran voir fig 7 1 Apr s avoir marqu sa position d placer le miroir triple de A s 2 pour que le chemin optique soit agrandi de As D terminer l augmentation correspondante du temps de propagation At partir du d calage temporel du signal de temps mesure au ma ximum voir fig 7 2 Il est judicieux de relever plusieurs couples de valeurs As Af et de d terminer la vitesse de la lumi re partir de la pente des droites Af f As 10 y con el regulador de la posici n X llevar la se al a la po sici n deseada v ase la secci n 4 3 4 3 Procedimiento de medici n de la velocidad de la luz 4 3 1 Medici n del tiempo de recorrido t para un determinado camino recorrido s medici n absoluta con se al de referencia v ase la Fig 6 Con el regulador de posici n X posicionar la se al de medici n U1 en la parte derecha de la pantalla de acuerdo con la secci n 4 2 Para generar la se al de referencia Uo colocar el espe
19. iloscopio de 30 MHz para un aparato de 100 Hz los flancos son m s empinados las se ales se asemejan a un rect ngulo 400 0 100 100 0 100 Fig 3 Position de phase des signaux la sortie impulsions et la sortie trigger compatibilit lectromagn tique Posici n de fase de las se ales en la salida de pulsos y trigger com patibilidad esquem tica 1 4 R gulateur de phase Il permet un d phasage du signal 10 MHz sur une 1 p riode pour l adaptation la position de phase du signal de mesure optimisation des conditions d ex ploitation voir paragraphe 4 3 3 1 5 Douille de commutation pour le branchement de l adaptateur secteur enfichable avec fiche creuse 12 V 20 W 562 791 pour 230 V et 562 792 pour 115V 1 6 Fen tre pour le rayon de mesure 1 7 Fen tre pour le rayon de r f rence 1 8 Couvercle pour fen tre 1 7 Dimensions du bo tier 115 mm x 65 mm x 155 mm Tige 30 mm de long 10 mm Y Poids 1 4 kg Paire de miroirs triples Ils r fl chissent la lumi re parfaitement sur eux m mes dans une plage angulaire d environ 12 et garantissent ainsi un ajustage tr s simple du dispositif 2 1 grand miroir triple dans support sur tige 9 mm x 10 mm Surface du miroir 160 mm x 180 mm 4 l ments 2 1 petit miroir triple Surface du miroir 20 mm x 35 mm 1 l ment Fig 4 Compatibilit lectromagn tique Signaux de la sortie 10 MHz en cas d util
20. isation d un oscilloscope 30 MHz Compatibilidad esquem tica Se ales de la salida de 10 MHz para uti lizar un osciloscopio de 30 MHz 1 4 Regulador de fase Este permite el desplazamiento de fase de la se al de 10 MHz a trav s de un periodo para la adaptaci n a la posici n de fase de la se al de medici n optimizaci n de las condiciones de evaluaci n v ase la secci n 4 3 3 1 5 Hembrilla para conectar el adaptador de alimentaci n con el enchufe de 12 V 20 W 562 791 para 230 V 562 792 para 115 V 1 6 Ventana para el rayo de medici n 1 7 Ventana para el rayo de referencia 1 8 Tapa para la ventana 1 7 Dimensiones de la carcasa 115 mm x 65 mm x 155 mm Varilla de soporte 30 mm de largo 10 mm Y Peso 1 4 kg 2 Par de espejos triples Estos espejos reflejan la luz exactamente en si mismos en un rango angular de unos 12 simplificando as el ajuste 2 1 Espejo triple grande en soporte sobre varilla de soporte 9 mm x 10 mm Area del espejo 160 mm x 180 mm 4 elementos 2 1 Espejo triple peque o Area del espejo 20 mm x 35 mm 1 elemento 4 Utilisation 4 1 Montage Mat riel suppl mentaire n cessaire 1 adaptateur secteur enfichable avec fiche creuse 12 V 20 W 562 791 pour 230 V et 562 792 pour 115 V 1 oscilloscope bande passante gt 20 MHz par ex oscilloscope deux canaux 303 575 211 2 3 c bles HF 1 m 501 02 en outre pour des exp riences sur la d terminatio
21. jo triple peque o sobre la ventana 1 7 y variar la superficie reflejada efectiva desplaz ndolo en la abertura tal que Un tenga exacta mente la misma amplitud que Us con el regulador de posici n X desplazar el flanco ascendente de la se al de referencia Ub tal que la l nea media intercepte una l nea del reticulado en el punto de cruce leer el tiempo de recorrido t en el punto de intersecci n de la se al de medici n U con la l nea media Nota El intervalo de tiempo entre el impulso de referencia y el impul so de medici n concuerdan con la distancia entre ambos flan cos ascendentes en la pantalla del osciloscopio si ambas se ales tienen la misma amplitud y la distancia es bastante mayor que el ancho de los pulsos 4 3 2 Medici n de la variaci n del tiempo de recorrido At en funci n de la variaci n s del camino recorrido medici n relativa ver Fig 7 Desplazar la se al de medici n U1 seg n la secci n 4 2 con el regulador de posici n X de tal forma que el m ximo se encuen tre sobre una l nea vertical del reticulado en la parte izquierda de la pantalla ver Fig 7 1 Desplazar el espejo triple en A s 2 luego de marcar su posici n tal que el camino de la luz aumente en As Determinar el au mento respectivo del tiempo recorrido Af a partir del desplaza miento de la se al de tiempo medici n en el m ximo ver Fig 7 2 Registre varios pares de valores As y Af seg n sea necesario y determinar
22. justar la se al que se representa en el osciloscopio varian do ligeramente el ajuste ptico en especial desplazando con mucho tacto la lente hasta obtener la mayor amplitud posi ble En seguida conmutar la deflexi n del eje X en la posici n x le signal de mesure sur la position voulue avec le bouton de r glage de la position X voir paragraphe 4 3 4 3 Proc d s de mesure pour la vitesse de la lumi re 4 3 1 Mesure du temps de propagation t pour une distance parcourue s pr d finie mesure absolue avec signal de r f rence voir fig 6 A l aide du bouton de r glage de la position X positionner le signal de mesure U1 g n r conform ment au paragraphe 4 2 dans la zone droite de l cran Pour la g n ration du signal de r f rence Ub placer le petit miroir triple sur la fen tre 1 7 et modifier la surface r fl chis sante efficace par d placement sur l ouverture de fa on ce que Ub ait exactement la m me amplitude que Us l aide du bouton de r glage de la position X d placer le flanc ascendant du signal de r f rence Uo de fa on ce qu il coupe la ligne m diane son point d intersection avec une ligne du graticule Relever le temps de propagation t au point d intersection du signal de mesure U1 avec la ligne m diane Remarque L cart de temps entre l impulsion de r f rence et l impulsion de mesure ne coincide avec l cartement des deux flancs ascendants sur l cran de l osc
23. n de la vitesse de la lumi re 1 lentille f 200 mm 120 mm 460 10 1 banc d optique profil normalis 0 5 m de 460 34 2 cavaliers pour banc d optique 60 mm de haut 460 351 1 m tre par ex r gle en bois 1 m 311 03 ou m tre ruban m tallique 2 m 311 77 1 grand pied en V 300 01 1 tige 100 cm 300 44 1 noix Leybold 301 01 ou pour les mesures de la propagation le long de c bles coaxi aux voir fig 4 2 1 c ble coaxial avec fiches BNC 50 Q 10 m de long 1 l ment en T BNC 501 091 1 petit pied en V 300 02 En suppl ment pour la r flexion l extr mit ferm e 1 l ment droit BNC 501 10 1 adaptateur BNC 4 mm bipolaire 575 35 1 cavalier de 501 48 1 r sistance variable STE 1 KQ 577 86 4 Operaci n 4 1 Montaje Adicionalmente se requiere 1 Adaptador de alimentaci n con enchufe hueco 12 V 20 W 562 791 para 230 V 6 562 792 para 115 V 1 Osciloscopio ancho de banda gt 20 MHZ por ej Osciloscopio de dos canales 303 575 211 2 3 Cable HF 1 m 501 02 adem s para la determinaci n de la velocidad de la luz 1 Lente f 200 mm Y 120 mm 460 10 1 Banco ptico con perfil normal 0 5 m de 460 34 2 Jinetillos pticos 60 mm de altura 460 351 1 Metro por ej Regla de madera 1 m 311 03 Cinta m trica de acero 2 m 311 77 1 Base de soporte grande 300 01 1 Varilla de soporte 100 cm 300 44 1 Mordaza m ltiple Leybold 301 01 o para las mediciones
24. p tition de 40 kHz La lumi re est r fl chie par un miroir semi r fl chissant ser vant de diviseur de rayons b la moiti se rend en tant que rayon de r f rence voir ci dessous vers la fen tre du bo tier co l autre moiti traverse la fen tre c en tant que rayon de mesure Une lentille f 200 mm donne l image de la LED sur soi m me par le biais d un miroir triple d1 situ une distance s 2 et qui r fl chit le trajet des rayons exactement dans lui m me et sur une diode r ceptrice 8 par le biais du diviseur de rayons Celle ci convertit chacune des impulsions lumineu ses en une impulsion de tension une fois la distance s parcou rue cette impulsion de tension est alors repr sent e l oscillos cope comme signal de temps Us Si on d place le miroir triple de A s 2 de fa on ce que le chemin optique varie de As le signal de temps U1 se d cale l oscilloscope de A t La vitesse de la lumi re se d termine alors par le relev de plusieurs couples de valeurs de la pente de la droite A s f A Pour la mesure absolue du temps t qui a besoin d une impulsion lumineuse pour le parcours de la distance s il faut avoir un signal de r f rence Uo pour le z ro en plus du signal de temps U1 ce signal de r f rence est g n r l aide d un petit miroir Un LED rojo de alta potencia a de un circuito oscilador emite impulsos de luz de muy corta duraci n con una frecuencia de rep
25. s Si el aparato es puesto en funcionamiento en un ambiente especial o dentro de una escuela t cnica u otro centro educativo se da por descontado que no se presentar n rui dos parasitarios en las viviendas siempre que se mantenga un radio de protecci n m nimo de 30 m a las mismas y que el equipo sea puesto en funcionamiento solo por corto tiempo Medidas a tomar para cumplir con las exigencias de tipo A de acuerdo con la norma EN 55011 En lo posible emplear cables de medici n cortos y blindados por ej el cable de alta frecuencia de 1 m de largo 501 02 Encender el aparato de medici n de la velocidad de la luz s lo despu s de haber conectado el adaptador de alimentaci n al t rmino de los preparativos del expe rimento que no requieran el haz luminoso No operar el aparato m s tiempo del necesario para rea lizar el experimento 2 Principe de mesure 2 1 Vitesse de la lumi re voir fig 1 2 Principio de medici n 2 1 Velocidad de la luz v ase la Fig 1 A 2 TRIGGER PULSES Scope 10 MHz Fig 1 Trajet des rayons avec le dispositif exp rimental pour la d termination de la vitesse de la lumi re Recorrido del haz en el arreglo experimental para la medici n de la velocidad de la luz Une LED haute performance fonctionnant par l inter m diaire d un circuit oscillateur met de br ves impulsions lu mineuses rouges avec une fr quence de r
26. s les impulsions de tension obtenues partir des impulsions lumineuses peuvent aussi tre utilis es pour des exp riences sur la propagation de signaux le long de c bles coaxiaux par ex d termination de la vitesse de propagation 2 3 de la vitesse de la lumi re r fle xion l extr mit ouverte et l extr mit ferm e influence de la r sistance terminale d termination de la tra n e d onde Bibliographie Descriptions d exp riences dans les Leybold Fiches d exp ri ences de physique 288 partie 597 523 1 Remarques de s curit Tenir l appareil de mesure de la vitesse de la lumi re l abri des secousses m caniques par ex dues un choc une chute afin de ne pas affecter l ajustage optique de la LED mettrice du diviseur de rayons et de la diode r ceptrice Prot ger le mat riel contre la poussi re et la fum e afin d viter d affecter l efficacit lumineuse cause d l ments optiques sales Ranger l appareil de mesure de la lumi re en position verti cale par ex plac dans un pied 300 02 fermer la fen tre 1 7 avec le couvercle 1 8 Prot ger les miroirs triples contre les rayures ou autres Ne c bler les sorties r sistance de sortie 50 Q qu avec des c bles coaxiaux de 50 Q pour une repr sentation des signaux sans distorsion A1 TA LEYBOLD LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d emploi 476 50 Instrucciones de servicio Appareil de
27. s le haut par le diviseur de rayons soit install juste la fen tre c1 dans le rayon de mesure Les deux chemins optiques sont quivalents le positionnement du miroir dans le rayon de mesure est recommand d un point de vue didactique l affectation irr m diable du rayon de mesure n a pas lieu en cas d utilisation de la lumi re la fen tre co La lumi re de r f rence convertie en tension par l interm diaire de la diode r ceptrice est affich e l oscilloscope sous forme de signal de r f rence Up L cart de temps entre U1 et Uo est le temps t mis par la lumi re pour parcourir la distance s 2 2 Temps de propagation des signaux le long de c bles coaxiaux Pour tudier le temps de propagation le long de c bles coaxiaux les signaux obtenus par r flexion des impulsions lumineuses au niveau du petit miroir triple d2 sur la fen tre co sont d li vr s d une part l oscilloscope par le biais d un l ment en T en tant que signaux de r f rence Ub et d autre part en tant que signaux de mesure Us dans un c ble coaxial de longueur 12 10 m Les signaux U1 parcourent le c ble et sont r fl chis sans saut de phase l extr mit ouverte ou en cas de conducteurs int rieur et ext rieur court circuit s ou reli s par le biais d une r sistance avec saut de phase l extr mit ferm e Apr s une distance parcourue 2 ils arrivent Poscilloscope d cal s du temps de propagation t p
28. tensi n por medio del diodo receptor y se visualiza en el osciloscopio como se al de referencia Ub La diferencia de tiempo entre U1 y Uo es el tiempo tque la luz requiere para recorrer el camino s 2 2 Tiempo de recorrido de se ales en cables coaxiales Para el an lisis de los tiempos de recorrido en cables coaxia les las se ales obtenidas por reflexi n de los impulsos de luz en el espejo triple peque o d2 sobre la ventana co deben alimentar el osciloscopio por un lado como se al de refer encia Uo a trav s de una uni n T y por otro lado como se al de medici n U1 en un cable coaxial de longitud gt 10 m Las se ales U1 recorren el cable y se reflejan en el terminal abierto sin variaci n brusca o en un terminal cerrado con variaci n brusca en caso de estar conectados en cortocircuito el conductor inte rior con el exterior a trav s de una resistencia Despu s de un recorrido 2 las se ales arriban al osciloscopio en un tiempo de recorrido tdesplazadas respecto a las se ales Ub 3 Volumen de suministro descripci n y datos t cnicos Fig 2 Fig 2 Appareil de mesure de la vitesse de la lumi re 476 50 Aparato para medir la velocidad de la luz 476 50 D Aparato para medir la velocidad de luz Contiene los elementos pticos calibrados emisor LED divisor de haz y diodo receptor v ase la secci n 2 as como la electr nica para la generaci n de los impulsos a dispo sici n en las salidas
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