Ecco come funziona:
1. Setup: Un raggio laser è diretto su un piccolo specchio attaccato all'oggetto il cui spostamento si desidera misurare. Il raggio riflesso è diretto su un rilevatore sensibile alla posizione (PSD).
2. Amplificazione della leva: Lo specchio funge da leva. Un piccolo spostamento dello specchio provoca uno spostamento molto più grande del raggio riflesso sul PSD. Questo perché l'angolo di riflessione cambia con l'angolo di incidenza e la distanza tra lo specchio e il PSD ingrandisce questo cambiamento.
3. Ottica geometrica: La relazione tra lo spostamento dell'oggetto e lo spostamento del raggio riflesso sul PSD è governata da una semplice ottica geometrica. Se la distanza tra lo specchio e il PSD è `l` e l'angolo di rotazione dello specchio è` θ`, allora lo spostamento del raggio riflesso sul PSD è `2lθ`.
4. Misurazione PSD: Il PSD rileva la posizione del punto laser riflesso sulla sua superficie. Il cambiamento nella posizione del punto è direttamente proporzionale allo spostamento dell'oggetto.
Vantaggi chiave delle leve ottiche:
* alta sensibilità: Le leve ottiche possono rilevare spostamenti piccoli come alcuni nanometri.
* Misurazione senza contatto: Il dispositivo non ha bisogno di toccare l'oggetto misurato, eliminando il rischio di influenzare il movimento dell'oggetto.
* Versatilità: Le leve ottiche possono essere utilizzate per misurare una vasta gamma di movimenti, tra cui spostamenti lineari, angolari e vibrazionali.
Applicazioni:
Le leve ottiche trovano ampie applicazioni in vari campi, tra cui:
* Ricerca biomedica: Misurare i movimenti cellulari, le contrazioni muscolari e altri processi biologici.
* Nanotecnologia: Studiando il movimento degli oggetti in nanoscala, come la microscopia a forza atomica.
* Scienza dei materiali: Caratterizzare le proprietà meccaniche dei materiali a livello microscopico.
* Ingegneria: Misurare vibrazioni, deflessioni e altri fenomeni dinamici nelle strutture.
Nota:
La sensibilità di una leva ottica può essere ulteriormente migliorata usando un laser più potente, una distanza più lunga tra lo specchio e il PSD e un PSD più preciso.
