Fizyka 
 
Gruba soczewka
WPol
Butelka wypełniona cieczą może działać jak soczewka. Niektórzy sądzą, że taka butelka może być niebezpieczna, jeśli zostanie pozostawiona na stole w słoneczny dzień. Czy można użyć takiej „soczewki” , by przypalić powierzchnię ?

WSTĘP

Butelka z cieczą może zachowywać się jak soczewka, ponieważ soczewkę definiuje się jako proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału. Istotą soczewki jest to, że przynajmniej jedna z jej powierzchni roboczych jest zakrzywiona, np. jest wycinkiem sfery lub innej obrotowej krzywej stożkowej jak parabola, hiperbola lub elipsa, albo walca. Soczewki cylindryczne są optycznymi elementami obrazującymi, których powierzchnia nie jest częścią sfery, lecz jest częścią powierzchni cylindrycznej. Druga powierzchnia w tym rodzaju soczewek jest zwykle płaska. Powierzchnia cylindryczna odchyla promienie tylko w jednym kierunku, soczewka przekształca więc obraz w linię, a nie w punkt jak soczewki sferyczne.

Ilość energii docierającej ze słońca na Ziemię jest określona przez tak zwaną stałą słoneczną. Stała słoneczna jest to całkowita energia, jaką promieniowanie słoneczne przenosi w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię ustawioną prostopadle do promieniowania w średniej odległości Ziemi od Słońca (1 j.a.) przed wejściem promieniowania do atmosfery. Średnia wartość stałej słonecznej wynosi 1360,8±0,5 W/m². Soczewka jest w stanie skupić energię docierającą do niej w jednostce czasu na znacznie mniejszej powierzchni.

By podpalić jakąś powierzchnię trzeba podnieść jej temperaturę do temperatury samozapłonu. Poniżej znajduje się tabela z przykładowymi temperaturami samozapłonu.

Opis Badań

  • wypełniamy butelki substancją (całe doświadczenie powtarzamy używając wody, oleju)
  • świecimy na butelki i sprawdzamy jak skupiają promienie na ściance znajdującej się za nimi.
  • butelki obracamy, pochylamy
  • po wybraniu najlepiej skupiających butelek napełniamy je wodą i próbujemy na świetle słonecznym podpalić kilka materiałów takich jak papier, suche drewno, obrus.

Wyniki

Butelką, która posiada tylko część cylindryczną nie udało się podpalić żadnej powierzchni. Butelki z częścią sferyczną spisały się o wiele lepiej. W słoneczny dzień w ciągu kilku sekund były w stanie podpalić np. papier, suchą trawę czy nawet drewno.

Wnioski

Butelki w przeciwieństwie do soczewek sferycznych nie skupiają promieni w punkcie lecz w linii przez co są o wiele mniej efektywne. Zdarzają się jednak butelki przypominające kształtem kulę lub mających zaokrągloną szyjkę bądź górną część butelki. W takim przypadku skupiają promienie w punkcie lecz trudno jest uzyskać taki efekt, gdy butelka:

-leży na stole, ponieważ wtedy ogniskowa części skupiającej wypada pod stołem i nie daje pełnego efektu. Rozwiązaniem byłoby, gdyby butelka stała na stojaku takim jak na obrazku lub na dwu poziomowym szklanym stole, o którym mowa będzie poniżej. Wtedy przy sprzyjających warunkach ogniskowa wypadałaby na powierzchni stołu i mogła zapalić jego powierzchnię lub obrus na nim się znajdujący.

-stoi na stole, ponieważ trudno uzyskać odpowiedni kąt padania promieni słonecznych.

Innym aspektem jest sytuacja, gdy butelka jest rozbita, ponieważ denko butelki jest w kształcie soczewki sferycznej, która bardzo dobrze skupia promienie świetlne. Często są spotykane stoły szklane mające 2 poziomy. Gdyby z rozbitej butelki denko leżało na stole a na półce poniżej znajdował się obrus, gazeta czy cokolwiek innego co jest łatwopalne bardzo szybko mogłoby się zapalić.

Najlepsze rezultaty uzyskuje się, gdy promienie padają prostopadle na butelkę oraz na powierzchnię którą mają podpalić.

Stała słoneczna wynosi 1360,8±0,5 W/m². Jest to ilość energii dostarczanej na metr kwadratowy w ciągu sekundy. Energia ta poprzez soczewkę zostaje skupiona na niewielkiej powierzchni znacznie przyśpieszając proces podgrzewania.

Bibliografia

  • http://pl.wikipedia.org/wiki/Soczewka
  • http://www.solarisoptics.com.pl/pl/?main_menu=produkt&k1=41&k2=44&k3=0&id=94
  • http://pl.wikipedia.org/wiki/Sta%C5%82a_s%C5%82oneczna
 
Opinie
 
Facebook
 
  
22219 wyświetleń

numer 11/2015
2015-11-01

Od redakcji
Dydaktyka
Elektronika
Filozofia
Kącik poezji
Literatura
Rozmaitości
Socjologia
Sztuka życia

nowyOlimp.net na Twitterze

nowy Olimp - internetowe czasopismo naukowe dla młodzieży.
Kolegium redakcyjne: gaja@nowyolimp.net; hefajstos@nowyolimp.net