Horváth József - Molnár László (szerk.): Kunc Adolf emlékére. Emlékkönyv Kunc Adolf premontrei prépost születésének 150. évfordulója alkalmából (Szombathely, 1993)

TANULMÁNYOK - Gál László - Molnár László: A Foucault-inga mozgásának vizsgálata optikai érzékeléssel

Gál László - Molnár László A Foucault-inga mozgásának vizsgálata optikai érzékeléssel

Kunc kísérletében az inga lengési síkjának elfordulását pontos szögméréssel indikálták. A kísérlet megismétlése során a lengési sík elfordulásának a kimutatásához két, az abszolút és az óránkénti elfordulás mérésére is alkalmas számítógépes mérés is készült. Az egyik mágneses (Hali-szonda), a másik optikai (lézer-fotoérzékelő) elven működik.

Az optikai elven működő érzékelés elve a következő:

Az L lézer fényét a H hengerlencse teríti szét vízszintes síkban (1. ábra). A lézert és a hengerlencsét úgy állítottuk be, hogy a szétterített lézerfény éppen az É érzékelő sorra essen. Az érzékelősor 16 db optoelektronikus érzékelőből, és a hozzá tartozó jelformáló-impulzusgenerátorból áll, melyek kb. 10 cm távolságra vannak egymástól. Az I inga egy kb. 30 m-es hosszúságú huzalon lengő fémgömb. A huzal eltakarja a szétterített lézerfény egy részét, s árnyéka (kb. 1,5 mm) megjelenik az érzékelő soron. Ha az árnyék éppen egy érzékelőre esik, akkor az érzékelő jelet küld a számítógépnek, amit a számítógép regisztrál (és tárol), és „tudja”, hogy a szál árnyéka most ért az n. érzékelő helyéhez.

Ha a mérést a 2. ábrának megfelelően (felülnézet) állítjuk össze, és az érzékelők nagyon sűrűén lennének elhelyezve, ismerve Xe+ és Xe. maximális távolságát Xo-tól (ha az érzékelők nincsenek elég közel egymáshoz, Xe+ és Xe. interpolációval határozható meg), kiszámíthatjuk az inga lengési síkjának az érzékelő sorral bezárt szögét.

Xe+ _ DE + DO Xe_ = DE + DO

R-cosa DO - f?-sin« ’ R-cosa DO + R-s\ua

(DE + DO) • (Xe+ - Xe.)

t9a~ 2 • Xe. ■ xe;

Ennek a megoldásnak a hátránya, hogy ha az inga maximális kitérése 3 m, akkor az érzékelőket kb. 8 m szélesen kell elhelyezni; ezért az érzékelők sűrűsége kicsi, nagyobb hátránya, hogy a lézer fényét jobban szét kellene húzni, amitől az egy érzékelő felületére eső fényteljesítmény nagyon kicsi lenne - az érzékelő nem érzékelné a fényváltozásokat.

A székesegyházban a kísérletet a 3. ábrán (felülnézet) látható módon állítottuk össze: az érzékelők aszimmetrikusan (egyoldalon, a 2. ábrán Xe+), egymástól kb. 10 cm távolságra vannak (DE=136 cm, DO=261 cm), a a következő elv alapján számolható ki:

121