Ogólna instrukcja zadania

Labirynt światła

Optyka geometryczna

Zespół ma ustawić lusterka tak, aby niewidoczna podczas przygotowania wiązka lasera po kilku odbiciach trafiła w wyznaczony cel.

To jest przykładowa instrukcja zadania, która pozwala zrozumieć i przećwiczyć rodzaj eksperymentu. Podobne do prawdziwych zadań będą udostępnione na dwa tygodnie przed każdą kolejką. Dokładne wartości parametrów, ostateczny zestaw materiałów i techniczne kryteria ważności wszystkie zespoły poznają jednocześnie na początku kolejki.

Pięcioosobowy zespół ustawiający lusterka w układzie optycznym

Zadanie

Ustaw lusterka wyłącznie na podstawie geometrii układu. Laser zostanie uruchomiony dopiero podczas oficjalnej próby, gdy nie będzie już można niczego poprawić.

Wyposażenie

Plansza, lusterka i przyrządy geometryczne — bez lasera

Zespół otrzyma planszę roboczą z zaznaczonym punktem wyjścia wiązki i jej początkowym kierunkiem, położeniem tarczy, strefami ustawiania elementów oraz ewentualnymi przeszkodami. Do dyspozycji będzie zestaw płaskich lusterek w regulowanych uchwytach, linijka, kątomierz, ekierka, sznurek i papier do szkicowania.

Podczas przygotowania laser nie będzie dostępny. Nie będzie też można używać innego źródła światła, telefonu ani urządzenia zastępującego wiązkę. Ustawienie musi wynikać z pomiaru odległości i kątów oraz z prawa odbicia.

Przygotowanie rozwiązania

Najpierw plan drogi promienia, potem precyzyjne ustawienie

Zespół wyznacza przewidywaną drogę promienia, ustawia lusterka i blokuje ich położenie. Każde lustro musi znaleźć się w dozwolonej strefie i pozostać nieruchome po zakończeniu czasu pracy. Układ powinien kierować wiązkę kolejno przez wymagane odbicia, omijać strefy zabronione i zakończyć drogę na tarczy.

Po zabezpieczeniu stanowiska nie wolno wykonywać próbnego oświetlenia ani dokonywać korekt na podstawie obserwacji wiązki.

Próba mierzona i wynik

Jedno uruchomienie ujawni dokładność całego ustawienia

Podczas oficjalnej próby Komisja umieści lub odsłoni laser w z góry ustalonym położeniu i uruchomi go bez ingerencji zespołu. Uczestnicy obserwują wynik, ale nie mogą już przesuwać lusterek, tarczy ani źródła.

O jakości rozwiązania będzie decydować odległość plamki od środka tarczy. Próba będzie ważna tylko wtedy, gdy wiązka odbije się od wymaganych lusterek w określonej kolejności i nie naruszy stref zabronionych. Liczba lusterek, położenie tarczy, jej rozmiar, tolerancja trafienia, przebieg trasy i kryterium remisu zostaną podane w instrukcji kolejki.

Ograniczenia i bezpieczeństwo

Żadnego próbnego światła i żadnych korekt po starcie

Nie wolno korzystać z lasera, latarki, telefonu, wskaźnika ani innego źródła światła podczas przygotowania. Zabronione są własne lusterka, soczewki, pryzmaty i elementy optyczne. Podczas próby nie wolno dotykać układu ani patrzeć bezpośrednio w wiązkę; wszystkie czynności wykonuje się zgodnie z poleceniami Komisji.

Co na to fizyka?

Przydatne tropy

prawo odbiciageometria promienikąt padania i odbicianarastanie błędów ustawienia

Znajomość tych zjawisk może pomóc w zaplanowaniu konstrukcji, przewidywaniu wyniku i analizie nieudanych prób. Ostateczne rozwiązanie nadal trzeba jednak sprawdzić doświadczalnie.

Co zostanie doprecyzowane na kolejce?

Parametry konkretnej próby

liczba i typ lusterek, położenie źródła, tarczy i przeszkód, wymagane strefy odbicia, wielkość oraz lokalizacja tarczy, tolerancja trafienia, czas ustawiania, liczba prób i kryterium remisu.

Te informacje nie zmienią istoty eksperymentu, lecz ustalą jego konkretne warunki i pozwolą wszystkim zespołom rywalizować na identycznych zasadach.

Wspólna zasada wszystkich zadań

Zaprojektuj rozwiązanie, zakończ pracę na sygnał i pokaż jego działanie w publicznej próbie mierzonej.

Zobacz przebieg kolejki