Тема: Как сделать лазерную установку для исследования среды

[Gall]

Может и так можно. Имхо в данном случае сложность в том, что неизвестно, где можно упростить без потерь, а где то главное, что нужно учитывать сразу же. Например, почему с нарушением зрения (дальнозоркость, близорукость и тп) растет хроматическая аберрация? Какой механизм? Если у Вас не единица зрение, то это легко видеть на ТИС с разной длиной волны.

Это как раз довольно понятно. У любой оптической системы хроматическая аберрация минимальна на каком-то определенном оптимальном рабочем отрезке. Если рабочий отрезок не соответствует "проектному", аберрация растет. Здесь глаз ведет себя вполне подобно любому фотообъективу; близорукий глаз аналогичен объективу, установленному на удлинительные кольца.

Дисперсию проще измерить просто отдельно.... В общем-то какая разница, какой лазер ставить.

Согласен.

Так это вообще во всей науке всегда так! Мы никогда не знаем никакую величину точно. Мы можем только узнать ее с некоторым возможным приближением, а цель любого измерения - получить более точное приближение.

Все существующие модели глаза просто не работают, не соответствуют тому, что мы реально видим. А ведь под них написаны десятки, тысячи трудов, диссертаций и тп., что-то там объясняющих и даже получающих какие-то результаты. На заре своих опытов я начинал считать эти модели, думал дело просто в точности. Бросил, потому что оказалось что модели в корне неверны, нечего там считать - нужно сначала менять модель.[/quote]
Это скорее всего то, что называется "катастрофической потерей точности". Если модель почти верна, ее маленькая погрешность может сложиться в совершенно неверный результат. Самый известный пример такой ситуации - идеальный газ. Модель идеального газа прекрасно описывает все свойства реальных газов, кроме их превращения в жидкость. Это следствие суммирования: сумма достаточно большого количества очень маленьких погрешностей может оказаться большой.

В любом случае ряд Тейлора - наш лучший друг. Существующие модели - это сумма нескольких первых членов ряда. Дальнейшие члены важны - они все еще велики, ими нельзя пренебречь. Но они все равно меньше, чем первые члены. Когда речь идет об измерениях, всегда проще измерить именно отличие реальности от идеализированной модели, нежели просто измерять свойства объекта. А потом добавить к существующей модели еще одно слагаемое.

Все верно, но увы, этот человек не я.. И еще я плохо представляю, как можно очень быстро менять лазерные картинки в 10мс-цикле. Ведь любая механика дребезжит? Хотя скорость в данном случае, видимо, можно просто заменить большой количеством замеров с последуюшей выборкой из них тех, что прошли без помех.
*Подумалось - может это быстро вращающийся диск в картинками по диаметру и лазер стробоскопом?

Совершенно верно. Ведь не требуется показывать длинный кинофильм. Количество нужных картинок невелико. Можно разместить их на диске и очень точно отрегулировать их положение винтами.

Точность механики, достижимая в домашних и полукустарных условиях - от 5 мкм радиального биения и выше. Именно такой точностью обладают хобби-станки. Главный прием изготовления - обрабатывать детали прямо на том месте, где они будут использоваться; например, закрепить вал в подшипниках, диск на валу, и прямо на этом валу обточить диск резцом. Обычные серийные подшипники и нехитрые приемы выбора люфта позволяют легко обрабатывать детали с точностью не хуже 0.01 мм - надо только иметь хороший индикатор (я использую Mitutoyo 513-404E, не реклама). Предусмотрев регулировочные винтики где надо, можно добиться, чтобы стрелка индикатора стояла как влитая. Поэтому вопрос точности механики - это вопрос скорее удачной идеи конструкции, а не дорогих инструментов. Дорогой инструмент, конечно, облегчает и ускоряет работу, но не более того. Просто посмотрите, какие вещи делают моделисты:

Паровая машина. Действующая.

[MBG]

Это как раз довольно понятно. У любой оптической системы хроматическая аберрация минимальна на каком-то определенном оптимальном рабочем отрезке.

Да, но при этом у ОС при выходе за рабочий отрезок рост ХА просто "следует" за расфокусировкой. У глаза это происходит иначе, при "выходе за РА" единый фокус не размывается, а как бы расходится на несколько четких локальных фокусов, при этом собственно расфокусировки картинки, как в ОС, не происходит. А эти разошедшиеся локальные фокусы, в свою очередь, расходятся на разное расстояние для разных волн, линейная разница составляет миллиметры, что явно много для ХА. Если У Вас не 1 зрение и Вы не злоупотребляли очками, то это хорошо видно на ТИСе. Если носите постоянно очки, то такой картины не увидите, увидите просто муть в силу вынужденной адаптации глаза к очкам. Это кстати, плохо для глаза, очки загоняют его в "мертвую зону", нарушают естественный метаболизм, со всеми вытекающими для него нехорошими отложенными во времени последствиями: катаракта, глаукома, дистрофия сетчатки и тп.

Это скорее всего то, что называется "катастрофической потерей точности".

Вряд ли. В этом случае глаз вел бы себя как ОС. А он (см. выше) ведет себя иначе. Я знаю, что он делает и как реально работает, но доказать это! - в этом проблема. По аналогии с идеальным газом: пока глаз здоров, он вполне укладывается в рамки модели. Но любая аномалия ломает эту внешне стройную картину.

В любом случае ряд Тейлора - наш лучший друг.

Согласен, вопрос к чему его применить.

Паровая машина. Действующая.

Стимпаны.. Если бы двигателестроение пошло по этому пути, мы бы жили в эпоху бесшумных и экологичных автомобилей. Но нефтяные интересы тогда победили здравый разум.

[Gall]

Это как раз довольно понятно. У любой оптической системы хроматическая аберрация минимальна на каком-то определенном оптимальном рабочем отрезке.

Да, но при этом у ОС при выходе за рабочий отрезок рост ХА просто "следует" за расфокусировкой. У глаза это происходит иначе, при "выходе за РА" единый фокус не размывается, а как бы расходится на несколько четких локальных фокусов, при этом собственно расфокусировки картинки, как в ОС, не происходит.

Тоже понятно. Любая рукотворная ОС центрально-симметрична (круглые элменты проще делать). Глаз - нет. Поэтому в ОС пятно ХА оказывается по оси, а у глаза осей несколько, и они не совпадают.

Вряд ли. В этом случае глаз вел бы себя как ОС. А он (см. выше) ведет себя иначе.

Он ведет себя как ОС необычной конструкции. Если построить аналогичную систему из стеклянных линз, линзы будут стоять косо, но так хитро, чтобы перекосы взаимно компенсировались.

 Я знаю, что он делает и как реально работает, но доказать это! - в этом проблема. По аналогии с идеальным газом: пока глаз здоров, он вполне укладывается в рамки модели. Но любая аномалия ломает эту внешне стройную картину.

Стимпаны.. Если бы двигателестроение пошло по этому пути, мы бы жили в эпоху бесшумных и экологичных автомобилей. Но нефтяные интересы тогда победили здравый разум.

Не могло, и модели это показывают. У двигателей внешнего сгорания КПД отвратительный, а экология намного хуже, чем даже у бензиновых, в силу более низкой температуры горения. Викторианский Лондон очень наглядно демонстрирует экологическую катастрофу, связанную с применением таких технологий. (В 19-м веке в Лондоне насчитывалось огромное количество смертей от загрязнения воздуха, а очевидцы утверждают, что собеседника на расстоянии вытянутой руки не было видно из-за смога, и это не единичные "стихийные бедствия", а ежедневная ситуация на протяжении многих лет).

[MBG]

Тоже понятно. Любая рукотворная ОС центрально-симметрична (круглые элменты проще делать). Глаз - нет. Поэтому в ОС пятно ХА оказывается по оси, а у глаза осей несколько, и они не совпадают.

Не совсем так, но в целом верно, несколько осей ) вот только моделей таковых на сегодня не существует.

Он ведет себя как ОС необычной конструкции. Если построить аналогичную систему из стеклянных линз, линзы будут стоять косо, но так хитро, чтобы перекосы взаимно компенсировались.

Упрощая, можно и так сказать.

Не могло, и модели это показывают. У двигателей внешнего сгорания КПД отвратительный, а экология намного хуже, чем даже у бензиновых, в силу более низкой температуры горения.

Может быть, я давно читал об этом, создалось впечатление, что если бы эта технология развивалась, то было бы лучше. Может это было несколько однобокое мнение.

+ Отрывок из "Викторианский Лондон" Лайзы Паккард:
\\\\\\\Еще одной примечательной чертой викторианского Лондона был туман, так называемый «гороховый суп». Хороший гороховый суп возбуждает аппетит. Лондонский «гороховый суп» был густым, желтым и зловонным. Принятый в 1956 году закон о чистом воздухе положил конец угольным каминам, извергавшим из каждого дымохода сернистый дым; на смену им пришли газ, электричество и центральное отопление, так что сегодня трудно себе представить, насколько грязным был лондонский воздух. В 1855 году Натаниел Готорн заметил, что собор Св. Павла «за годы почернел от дыма, хотя кое где просвечивает белизна». Туман показался ему «скорее продуктом перегонки грязи… Мрак был таким густым, что все витрины освещались газом».  Другой приезжий, Ипполит Тэн, заметил, что «воздух наполнен желтым густым туманом… все трещины дворца, который называют Сомерсет хаус, черны, портики покрыты сажей… даже в парках туман, пропитанный дымом, оставил следы на зелени… на фасаде Британского музея резьба на колоннах забита жирной грязью».  Житель Савил роу отметил, что «в начале сентября Лондон не гаков, как в остальное время. Воздух чист, нет дыма, потому что все дома [в фешенебельном Вест Энде] закрыты. С Пиккадилли виден Хрустальный дворец в Сиднеме». \\\\\\\

Все же смог видимо не от машин был, каковых в то время и не было, а от угля и тп. К сожалению, не вспомню уже где смотрел источники о паровых автомобилях, но помню что характеристики по потреблению топлива, запасу хода и скорости были хороши, даже по нашим меркам.

[Gall]

Не совсем так, но в целом верно, несколько осей ) вот только моделей таковых на сегодня не существует.

Строится как суперпозиция нескольких обычных систем, по-разному перекошенных. Здесь моделей скорее всего не существует потому, что биологов не учат физике, а физиков не учат биологии. Поэтому биофизиков, могущих построить такую модель, "совершенно случайно" не нашлось.

Может быть, я давно читал об этом, создалось впечатление, что если бы эта технология развивалась, то было бы лучше. Может это было несколько однобокое мнение.

Она развилась практически до своего предела еще в 19-м веке и в начале 20-го. Лондонская копоть действительно была от сжигания угля, но дело тут не в угле, а в самой физике горения твердого топлива в топке. Если жечь, например, дрова или даже специально выращенный бамбук, копоть будет точно такая же. Проблема решается как раз переходом с угля на газ и нефтепродукты, что и произошло. Жидкость или газ можно смешать с кислородом в стехиометрической пропорции и добиться почти полного сгорания до экологически чистых H₂O+CO₂ (последний потом с помощью растений замкнуть в цикл и превратить обратно в топливо). А поскольку жидкое и газообразное топливо можно жечь прямо в цилиндрах, а не в топке, удалось повысить и температуру горения, и КПД машины. В итоге имеем то, что имеем. Современные двигатели могут работать и на биотопливе, и будет только лучше. Европа уже биоэтанол жжет вовсю.

Что интересно, принцип паровой машины все еще используется - на атомных электростанциях. Он оказался непригоден для работы на сжигаемом топливе, но идеально подошел для ядерного. К сожалению, если бы мы сейчас перевели все автомобили на атомную энергию, запасы урана кончились бы очень и очень быстро - они на самом деле не так уж и велики.

[MBG]

Здесь моделей скорее всего не существует потому, что биологов не учат физике, а физиков не учат биологии. Поэтому биофизиков, могущих построить такую модель, "совершенно случайно" не нашлось.

Вы попали, что называется, в глаз ахиллесовой пяты затронутой темы ) Я даже не передам словами, как далеки врачи (не биологи, ими здесь даже не пахнет) не от физики даже, а от просто механики. А когда речь заходит об измерениях... можно выносить всех. Обо всем остальном речь вообще не идет. И теперь Вы понимаете, почему я согласился с необходимостью знаний смежных тем и широкого кругозора. Это основа основ.

Она развилась практически до своего предела еще в 19-м веке и в начале 20-го. Лондонская копоть действительно была от сжигания угля, но дело тут не в угле, а в самой физике горения твердого топлива в топке.

Насколько я помню, тамошние автопаровики работали на обычном керосине. Так что, думаю, вполне могла бы и состояться ветка. А может мне просто нравится идея бесшумного автомобиля )

[Gall]

Вы попали, что называется, в глаз ахиллесовой пяты затронутой темы ) Я даже не передам словами, как далеки врачи (не биологи, ими здесь даже не пахнет) не от физики даже, а от просто механики.

Знаю
К счастью, многие вещи достаточно просты, чтобы им можно было научиться самостоятельно. Лишь бы голова была на месте. Нужен матанализ за 1-й курс и основы статистики для обработки результатов измерений. Все остальное неплохо изложил хотя бы Фейнман в своих лекциях. На базе всего этого вполне можно разобраться в уравнениях Максвелла и в электродинамике сплошных сред на уровне, достаточном для расчета оптики. Еще придется добавить чуть-чуть программирования и, конечно, общение с узкими специалистами, и проект из "невозможного" превращается уже просто в "трудный".

В идеале тут должны быть пять участников: "оптик", "анатом", "математик", "механик" (для изготовления деталей установки) и "программист". Разумеется, один человек может сочетать в себе хоть все пять навыков, но я лично таких людей пока не встречал

Насколько я помню, тамошние автопаровики работали на обычном керосине. Так что, думаю, вполне могла бы и состояться ветка. А может мне просто нравится идея бесшумного автомобиля )

Керосин при свободном горении на воздухе коптит страшно. Что же до шума, то у современного автомобиля основной источник шума - шорох шин по асфальту. Для сокращения выбросов в атмосферу надо в первую очередь меньше жечь топлива (любого), т.е. повышать КПД. Известно, что КПД тепловой машины не выше, чем у цикла Карно, т.е. ограничен температурой нагревателя. У паровой машины это в худшем случае 100 градусов (температура кипения), в лучшем пар перегретый, но все равно не выше температуры плавления котла. У ДВС температура в центре камеры сгорания может быть очень большой и даже выше температуры плавления, лишь бы не доходила до стенок. Потому у любых ДВС любой конструкции (хоть поршневых, хоть турбин) КПД оказывается выше, чем у двигателей внешнего сгорания (паровых, Стирлинга). Принцип действия двигателей внешнего сгорания используют только там, где тепло получается не от горения: атомные, солнечные и т.д.; ближайшие конкуренты - фотовольтаика и термоэлектрические преобразователи.

[MBG]

К счастью, многие вещи достаточно просты, чтобы им можно было научиться самостоятельно..... и проект из "невозможного" превращается уже просто в "трудный".

Нельзя объять необъятное, невозможно все изучить самому, приходится ставить приоритеты.
Я могу работать "за идею", но остальные четверо справедливо спросят о соразмерной оплате труда. Даже по самым скромным подсчетам, сумма превышает любые разумные рамки семейного бюджета одного человека. Нужно искать другие пути.

Керосин при свободном горении на воздухе коптит страшно. Что же до шума, то у современного автомобиля основной источник шума - шорох шин по асфальту.

Думаю при современном уровне технологии решить задачу копоти будет несложно. С КПД конечно похуже.
Шум шуму рознь. Есть мнение, вполне обоснованное, что воспроизведение музыки на обычной стандартной современной аппаратуре прямо вредит здоровью, и дело здесь не в громкости, а в спектральном составе того, что на выходе. СС ДВС много хуже с этой точки зрения, а "шорох шин" мы слышим только в люкс классе и только на низких скоростях, во всем остальном диапазоне условий - вполне конкретное звуковое сопровождение идет, в том числе и от шин. Я пробовал ездить в тишине в свое время. Совсем другое дело (с), но это может просто мое личное отношение к звукам ..

[Gall]

Для нас это люкс-класс, а для развитых стран уже стандарт. Европейские нормы по шуму гораздо строже наших.

Я могу работать "за идею", но остальные четверо справедливо спросят о соразмерной оплате труда.

Грант? Kickstarter?

[MBG]

Грант? Kickstarter?

Кикстартер больше на попресурс имхо похож. Игры, ремешки для эпл etc.
Грант - да, такой путь видится. Но чтобы его получить, насколько я понимаю, нужно положить на стол хотя бы какие-то первоначальные результаты, в подтверждение выдвигаемых гипотез. То есть до него еще дойти надо с затянутым поясом.
У меня нет опыта в этой области, но видимо, придется изучать, что и как там делается. Фонды, источники, требования, права, обязательства и тп. Но сначала - первоначальные результаты.

[Gall]

Кикстартер больше на попресурс имхо похож. Игры, ремешки для эпл etc.

Это верно. Но там есть и другие разновидности поп-проектов: например, разработка недорогого протеза руки для инвалидов. Если проект развивать в сторону, например, восстановления зрения, то краудсорсинговое финансирование для него работать будет.

Грант - да, такой путь видится. Но чтобы его получить, насколько я понимаю, нужно положить на стол хотя бы какие-то первоначальные результаты, в подтверждение выдвигаемых гипотез.

Скорее - подтверждение наличия квалификации в заявляемой области. Грант дают группе, которая уже что-то раньше делала в этой или в смежных областях и получала какие-нибудь опубликованные результаты. На этом основании грантодатель верит, что люди не просто так языком мелют, а действительно собираются работать с хорошими шансами на успех. Обычно начинают с мелких частных проектов и постепенно переходят к более крупным. Главное - публиковать свои результаты в ХОРОШИХ журналах, обязательно рецензируемых и лучше зарубежных. Можно даже просто теоретические соображения подкрепить расчетами и отправить в американский журнал. Если такую статью примут, это уже означает признание, и дальше легче будет искать соавторов для продолжения работы.

Так или иначе, в современной науке правила игры такие: язык - английский, читатели - вся планета (никакой отдельной "российской" или отдельной "американской" науки больше нет, есть одна на весь мир - "общая"), лучшие (почти недосягаемые) журналы - "Nature" и "Cell", а еще есть много хороших журналов рангом пониже. На фоне общемировой картины российские и украинские научные журналы, к великому сожалению, выглядят не лучше, чем АвтоВАЗ на мировом рынке автомобилей, поэтому планку надо сразу поднимать повыше и публиковаться на Западе.
Хорошие публикации открывают путь к получению грантов. Грант из-за рубежа получить часто намного реальнее, чем местный, в силу меньшей коррупции. С нашими "инновационными центрами", как правило, иметь дело бесперспективно - работают только за откаты.

[товарищ мышъ]

. С нашими "инновационными центрами", как правило, иметь дело бесперспективно - работают только за откаты.

С этим я поспорю, обычно гораздо проще найти частного отечественного инвестора(к государственным и не суйтесь там кретины и воры) для проекта, чем обращаться в западные глубоко бюрократизированные и кстати тоже коррумпированные инвестиционные центры.  Нужно искать прямого инвестора и слать в пешее эротическое турне всех жуликов посредников. Кстати добавлю, что в отличие от западных, погрязших в бюрократии инвесторов требующих от тебя кучу бумажек, подтверждения твоей правоты, статей тобой написанных и заключений всяких мудацких экспертов, от отечественного бизнеса можно получить бабло только на словах рассказав смысл своего проекта......

[Gall]

. С нашими "инновационными центрами", как правило, иметь дело бесперспективно - работают только за откаты.

С этим я поспорю, обычно гораздо проще найти частного отечественного инвестора(к государственным и не суйтесь там кретины и воры) для проекта, чем обращаться в западные глубоко бюрократизированные и кстати тоже коррумпированные инвестиционные центры.

Для прикладных разработок работает. Для фундаментально-теоретических - нет. Сразу спросят про практический эффект ("а это можно будет продать?"), с этим будет проблема. Зато это как раз профиль европейских государственных, они такое любят.

Отечественный бизнес тоже уже умнеет. Типичный бизнесмен разницы между рассуждениями Эйнштейна и Петрика не видит. Петриков у нас много, и в отличие от ученых они обращаются за деньгами сразу, не раздумывая. Научная экспертиза против таких вещей и придумана.

P.S. Ошибочный дубль поста удалил.

[Gall]

Немножко не про науку, но вполне характеризует ситуацию. Автора я знаю лично - он очень хорошо понимает, что пишет. (Да-да, тот самый Волков, который вел кампанию Навального).
http://leonwolf.livejournal.com/347761.html
http://leonwolf.livejournal.com/476031.html

[MBG]

Если проект развивать в сторону, например, восстановления зрения, то краудсорсинговое финансирование для него работать будет.

Да, наверное. Вопрос в том, что над задачей сохранения и восстановления зрения больше века трудятся поколения врачей и исследователей, тысячи шарлатанов и большой бизнес на этом же хорошо сейчас греют руки. Какие-то частные подвижки есть, но задача так и не решена. Эта маленькая вселенная умеет хранить свои тайны.
Поэтому сейчас рано говорить о практическом применении, Сначала надо  понять и проверить основные фундаментальные принципы, а потом уже можно будет говорить о практике.

С грантами понятно, движемся.
Спасибо, Gall.