レーザ光を用いたアナログオシロ Analog Oscilloscope with Laser
アルミフォイルスクリーンに投影された音声波形 |
○こんな実験です ラップフィルムを貼ったマイクにむかって声を出すと,フィルム上の鏡が振動します。この鏡にレーザー光線を当て,反射光を回転鏡に当てると,スクリーンに音声波形が表示されます。 ○こんなことが学べます 人や楽器などによって,また「あいうえお」などの母音によって,波形が異なることや,音の強弱によって振幅が変わること,低音と高音では波形の横幅が異なることなどが分かります。 回転鏡によって,時間軸ができることが分かります。 レーザー光線の反射光は,アルミフォイルのスクリーンで観察しやすいことが分かります。 ○こんな仕組みです ラップフィルムの振動は球面ベッセル関数で表示されますが,適当な位置に鏡を固定し,音の高さを調節することで,一方向の振動を強く出すことができます。このとき,レーザー光線と回転鏡を用いて,その縦振動を横方向に掃引します。 |
|
ラップフィルムを底を切り取った容器にセロハンテープでピンと貼り,両面テープで塩ビミラーを貼り付ける |
○準備しよう 塩ビミラーまたはポリカミラー,カップラーメンの容器や紙筒,厚紙,レーザーポインター,アルミフォイル,ベニヤ板,三脚,丸棒,タコ糸,回転装置,電源装置,両面テープ,セロハンテープ,はさみ ○作り方 @ラップフィルムを底を切り取った容器にセロハンテープでピンと貼り,両面テープで塩ビミラーを貼り付けます。ミラーを貼る位置はいろいろ確かめてみましょう。 A塩ビミラーを切り,断面が八角形になるように回転鏡を作るります。ミラーの内側は厚紙で補強します。 B回転装置の上にAの回転鏡をセットします。ぶれないように,ゆっくりと回転させます。 Cアルミフォイルをベニヤ板に貼り,スクリーンにします。これを三脚に固定した丸棒に吊します。 ○実験の仕方 大きな低い声を出すと,振動が見やすいです。回転鏡をゆっくり回して,スクリーンに大きく波形が表示されるようにします。 声の高さ,大きさ,種類などいろいろ変えてみましょう。 |
|
塩ビミラーを切り,断面が八角形になるように回転鏡を作る。 ミラーの内側は厚紙で補強する。 ここでは回転装置は廃物の車輪駆動装置を流用した |
手前にアナログマイク,その向こうにレーザーポインター,その奥に回転鏡がある 高さを合わせ,うまくスクリーンに映るように調整する |
|
スクリーンにはアルミフォイルを用いた |
低い,大きな声を出すと振動が見やすい |
|
○開発の経緯 2009年度鳥工祭での鳥工TECの出し物ように作りました。 回転鏡は4枚の鏡だと広い範囲に光が広がって,大きなスクリーンが必要になります。また,周囲の人の目にレーザー光線が入りやすくなります。そこで,8枚にしました。 初め,アルミ枠の黒画用紙をスクリーンにしていましたが,その枠は明るく反射していることから,生徒のアイデアでアルミフォイルのスクリーンにしました。 このアナログオシロでは精密波形は表示できませんが,オシロの原理を学ぶのに適した装置です。 |
声が小さかったり,共鳴していないと振幅は小さい |