W pracy badawczej nic tak nie uczy jak osobiste zmierzeniem się z problemem, a nic tak nie cieszy jak jego własnoręczne rozwiązanie.
Dla ambitnych studentów pierwszych lat studiów (I, II rok), zainteresowanych eksperymentem fizycznym, przygotowaliśmy kilka małych projektów naukowych.
Osiągnięcie zaplanowanego celu projektu nie będzie wymagało szczegółowej wiedzy dotyczącej badanych bądź wykorzystywanych zjawisk, chociaż poglądowe zrozumienie pojawiających się zagadnień będzie pomocne i zawsze mile widziana.
Chociaż projekty realizowane będą w Zakładzie Biofizyki Molekularnej, ich tematy niekoniecznie dotyczyć będą zagadnień czysto biofizycznych. Udział w projektach nie jest więc ograniczony jedynie dla studentów Biofizyki Molekularnej. Przeciwnie, zapraszamy wszystkich studentów dowolnego kierunku realizowanego na Wydziale Fizyki UAM.
Projekty realizowane będą w zespołach dwuosobowych, w dużej mierze samodzielnie, pod okiem koordynatora projektu. Czas ich realizacji nie będzie dłuższy niż jeden semestr. Terminy spotkań ustalane będą elastycznie, tak aby nie kolidowały z obowiązkowymi zajęciami.
Osoby zainteresowane proszone są o osobisty lub e-mailowy kontakt z koordynatorem konkretnego projektu.
Krótkie opisy projektów znajdują się poniżej.
Projekt #1 Budowa i wykorzystanie spektrofotometru
Patrząc na otaczające nas kolorowe przedmioty narzuca się seria prostych pytań: skąd bierze się ich kolor? Jak to się dzieje, że wszystkie te obiekty, oświetlone światłem pochodzącym z tego samego źródła (np. słonecznym), tak bardzo różnią się kolorem? Czym właściwie jest „kolor”?
Precyzyjna odpowiedź tak zadane pytania jest trudna i wymaga odbycia uniwersyteckiego kursu fizyki. Celem projektu nie będzie znalezienie odpowiedzi na pytanie „dlaczego tak się dzieje”, ale raczej prezentacji zjawiska, czyli zademonstrowanie „jak to się dzieje”.
W tym celu konieczne będzie skonstruowanie instrumentu optycznego umożliwiającego obserwację „rozkładu kolorów” (czyli widma) pochodzących od wybranego przedmiotu. Urządzenie takie nazywa się spektro-fotometrem. Wykorzystując ten instrument sprawdzić można z jakich kolorów składa się wiązka światła emitowanego przez źródło (pomiar widma emisji), a z jakich kolorów po przejściu przez wybraną kolorową substancję (pomiar widma absorpcji). Porównanie obu widm umożliwi dostrzeżenie różnic między nimi i wyciągnięcie wniosków odnośnie pochodzenia barwy substancji. Pozwoli to na prezentację tzw. selektywnej absorpcji światła (czyli tłumieniu określonego zakresu kolorów) i jakościowe wytłumaczenie różnorodności barw otaczających nas przedmiotów.
W wersji komercyjnej, spektrofotometr to kosztowny i skomplikowany instrument, jednak zasada jego działania jest bardzo prosta. Umożliwia to zbudowanie prostej wersji urządzenia wykorzystują zaledwie kilka elementów optycznych. Praca podczas konstrukcji instrumentu pozwoli na dokładne zapoznanie się z przeznaczeniem każdego elementu optycznego w układzie. Gotowy instrument wykorzystany zostanie w trakcie imprez popularyzatorskich do demonstracji zjawiska selektywnej absorpcji światła.
Wymagania: zwyczajne zdolności manualne, kilka wolnych godzin, entuzjazm,
Forma zaliczenia: krótkie sprawozdanie z przebiegu projektu (w formie foto-bloga) na stronkę naszego Zakładu
Koordynator projektu: Mikołaj Pochylski
Projekt #2 Akustyczny pomiar gęstości ciał stałych
Istnieje wiele metod pomiaru gęstości substancji. Konstrukcje urządzeń różnią się w zależności od tego czy badana substancja jest płynem (cieczą lub gazem) czy też ciałem stałym. Chociaż konstrukcje mogą się różnić, wszystkie metody bazują na wyznaczeniu masy (m) i objętości (V) badanego ciała (ponieważ gęstość, r=m/V). Pomiar masy może być wykonany łatwo z wykorzystaniem wagi. Pomiar objętości jest zazwyczaj trudniejszy. Celem projektu będzie konstrukcja i przetestowanie możliwości układu, w którym badanym obiektem będzie ciało stałe (kawałek metalu) a pomiar objętości odbywać się będzie akustycznie.
Każdemu znany jest efekt akustyczny jaki wywołać można dmuchając w odpowiedni sposób w szyjkę butelki. Wydobywa się wówczas jednostajny dźwięk o charakterystycznej częstotliwości. Częstotliwość ta zależy od wysokości słupa powietrza w butelce. Jeśli w butelce znajduje się pyszny napój (piwko?), to po odpiciu pewnej jego objętości powierzchnia cieczy opadnie, słup powietrza wydłuży się i słyszana częstotliwość ulegnie zmianie. Zatem mierząc zmianę częstotliwości dźwięku w takim układzie, można uzyskać informacje o zmianie położenia powierzchni cieczy, a więc i o zmianie jej objętości.
Jak tę obserwację wykorzystać do pomiarów gęstości? Jeżeli obiekt o znanej masie (wcześniej zważony) ale nieznanej gęstości wrzucony zostanie do cylindrycznej próbówki z cieczą, wówczas wyparta zostanie objętość cieczy dokładnie równa objętości wrzuconego przedmiotu. W efekcie powierzchnia cieczy podniesie się. Pomiar zmian wysokości słupa cieczy odbywać będzie się poprzez wzbudzenie akustycznej fali stojącej wewnątrz próbówki dmuchając sprężonym powietrzem na jej krawędź. Wydobywający się dźwięk zostanie zarejestrowany i przeanalizowany komputerowo w celu określenia jego częstotliwości. Zmiana częstotliwości zostanie powiązana ze zmianą położenia powierzchni wypieranej cieczy, a ta (znając średnicę próbówki) z poszukiwaną objętością wrzuconego ciała. Łącząc zmierzoną wcześniej masę z wyznaczoną w ten sposób objętością, znajdziemy szukaną gęstość.
Czy powyższa idea sprawdzi się w praktyce? Nie wiesz póki nie spróbujesz!
Wymagania: biegłość w obsłudze komputera, mile widziane umiejętności programowania (LabVIEW), zwyczajne zdolności manualne, kilka wolnych godzin, entuzjazm
Forma zaliczenia: krótkie sprawozdanie z przebiegu projektu (w formie foto-bloga) na stronkę naszego Zakładu
Koordynator projektu: Mikołaj Pochylski