Synlig ljusbarriär

Lysdioder, Optiska sensorer, Fiberoptik, Displayer, Lasrar, Optiska kopplare
Användarvisningsbild
Magnus_K
EF Sponsor
Inlägg: 5854
Blev medlem: 4 januari 2010, 17:53:25
Ort: Skogen mellan Uppsala-Gävle

Synlig ljusbarriär

Inlägg av Magnus_K »

Hej hej,

Skulle vilja få ihop ett tiotal ljusbarriärer bestående av enkla strålar. Det lär väl gå att lösa med några IR-sensorer men mitt "problem" är att jag vill att strålarna ska vara väl synliga i mörker. Gärna ganska grova också, >1cm.

Finns det någon ljuskälla som kan ge sådan effekt?
Och nej, inte tal om någon laser klass 3+ här... Barriärerna måste vara ofarliga men visst, måste klass 1 laser användas så kommer det att gå.
Användarvisningsbild
YD1150
Inlägg: 1944
Blev medlem: 29 oktober 2010, 22:41:10

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av YD1150 »

Det måste nog finnas någon slags partiklar i luften för att det ska fungera.
För tillfälligt behov så fungerar det med koldioxid https://sv.wikipedia.org/wiki/Torris
i vatten så blir det rök :)
Användarvisningsbild
Magnus_K
EF Sponsor
Inlägg: 5854
Blev medlem: 4 januari 2010, 17:53:25
Ort: Skogen mellan Uppsala-Gävle

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Magnus_K »

Var lite rädd för det svaret. Fotonerna måste ju reflektera mot något.

Nej, får nog inse att det är en återvändsgränd.
xxargs
Inlägg: 10185
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av xxargs »

Du får ha en rökmaskin som pustar rök med jämna mellanrum, eller lönnkrog där man spelar och dricker lika mycket som man röker ;-)

Men det är sant att det är så vanligt med synliga strålar i olika former i filmer mm. att de flesta glömmer bort att i verkligheten syns det väldigt lite av strålarna, ja, om det inte är mycket partiklar i luften hela tiden.
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 23619
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Henry »

Är det riktigt starka lasrar så reflekteras ljuset mot det damm och dylikt (kanske tom vattenånga?) som alltid finns i luften. Märkte det med en grön som jag tror är på en 7 mW men det syns bara om man tittar rakt bakom lasern längs med strålen inte från sidan. Det såg ut som en mycket fin tunn dimma men vettefasen vad det är ifrån.

Dock kanske inte inom gränsen på klass ofarlig då det nog behövs laser i Watt klassen för att synas från sidan och ett dammkorn i vägen och man blir nog i det närmaste blind av reflektionen.

Ett exempel på vad som kan krävas:

Användarvisningsbild
Magnus_K
EF Sponsor
Inlägg: 5854
Blev medlem: 4 januari 2010, 17:53:25
Ort: Skogen mellan Uppsala-Gävle

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Magnus_K »

Hehehe, ja jag säger då det :wink:

Läste något tidigare om Rayleigh-spridning med mera men det handlar fortfarande om väldiga effekter.
Det YD1150 och xxarg är inne på blir antaligen lösningen, dvs generera någon slags rök. Torris i vatten t.ex.

Går det att köpa en klass 1 grön laser och med billig optik få strålen grövre?
Kan man kanske fokusera någon LED? Eller ja, det är väl egentligen samma sak.

Ps. Ursäkta dom fantastiskt dumma frågorna men jag har nog aldrig läst om ämnet innan, ännu mindre labbat något med det.
Användarvisningsbild
Jonaz
Inlägg: 2326
Blev medlem: 4 november 2003, 22:06:33
Ort: Huddinge

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Jonaz »

Vad är det du vill uppnå med strålen?
Digital limbo?
Användarvisningsbild
Magnus_K
EF Sponsor
Inlägg: 5854
Blev medlem: 4 januari 2010, 17:53:25
Ort: Skogen mellan Uppsala-Gävle

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Magnus_K »

Typ. Bara lek och ploj.
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 23619
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Henry »

Går det att köpa en klass 1 grön laser och med billig optik få strålen grövre?

Ja och ja. Dock är det kanske inte så lätt att få en grön laser som till 100% är säker även om det står tex <1mW på den (vilket jag inte vet om jag ens sett någon gång då 3mW brukar vara minimum och vanligt men inte helt klassat som säkert) men vill man vara säker så får man skaffa ifrån någon känd leverantör = dyrt.

Sedan om de visar säg 1mW grön så kan den infraröda delen (en IR-laser används för att skapa den gröna ljuset) vara långt högre än 1mW om det inte är bra filter som skall filtrera bort just detta vilket de billiga normalt inte brukar ha.

Angående lins för att göra strålen bredare så visst en lins framför med inte för kort fokuspunkt så blir det lite långsmalt konformat. Vill du ha den bredare men absolut rak och inte konformad så kan det bli det lite krux med att få tag på linser som ger rätt brytning.
Användarvisningsbild
elshorto
Inlägg: 239
Blev medlem: 19 mars 2016, 22:26:08

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av elshorto »

Sök på "beam expander". 2 linser brukar behövas.

Effekten blir nog inget problem när du gör strålen större. Se bara till att du gör strålen en aning divergent så du inte får något fokus.
TtompaA
Inlägg: 125
Blev medlem: 27 januari 2014, 19:32:30
Ort: Älvängen

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av TtompaA »

En elektrisk ljusbåge, stabiliserad med lämplig gas hade ju löst huvudfrågan. Men eftersom den skall vara ofarlig så faller ju hela det konceptet.
En uppruggad fiberoptisk ledare borde ju synas om det inte är alldeles för ljust i rummet, men då är det ju inte direkt en ljusbarriär längre.

[edit] oj, missade att de skulle vara grova. Uppruggad akrylstång?
E Kafeman
Inlägg: 3260
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av E Kafeman »

Nej man kan inte skapa ljusbarriärer i ren och homogen luft.
Om du önskat dej Jedi-svärd, bestående av svärdsformade foton-flockar som samtidigt är sin egen ljuskälla eller sin egen reflektor så går det bra, det räcker med lite lysdioder på ett utdragbart måttband, så ser det hyggligt lika ut.

Ljusvågor är inte så olika ljud och radio-vågor, och som bekant är det lite svårt att skapa svävande ljudkällor eller radiosändare som hänger fritt i homogen luft men det finns tekniska lösningar där det med våra begränsade sinnen upplevs så.

Om man vill skapa "Synliga strålar", kan det vara bra att veta vad det är som gör dom synliga och vilka möjligheter som gör att ögat kan luras.
Kan börja riktigt enkelt med en i sammanhanget intressant fråga. Är en husvägg är synlig för ögat?
Vet du svaret hoppa över resten av texten.

Svaret om husväggen är synlig: Beror på.

En husvägg kan vara synlig, om man belyser den, men i mörker syns den inte. Det är inte heller väggen som syns när det är ljust, det är istället de fotoner som inte absorberas av husväggen, och reflekteras mot ögat, som kan ge en skenbar bild av att husväggen i sej är synlig.

Vad är det då som gör att en vägg "syns" i färg? Det är att fotoner kan av viss våglängd reflekteras mot väggen medans andra våglängder absorberas, vilket ger väggen en upplevd färg. Skulle inte väggen absorbera några fotoner alls, enbart full reflektion, skulle vi uppleva väggen som en spegel.
Det ger en rad funderingar. Om enbart "röda" fotoner absorberas, är då väggen röd? Om det är en röd vägg, vilken färg ser vi i form av av väggen avvisade fotoner, som reflekteras mot ögat?
Om väggen absorberar alla fotoner oavsett våglängd. Kommer en sådan vägg att synas? Det blir i sådant fall inga reflekterande fotoner som kan detekteras med ögonen.

Kan man se en struktur om inga fotoner varken absorberas eller reflekteras, utan passera ohindrat förbi? Under vissa omständigheter ger sådant ett synintryck av en struktur.
Det är under förutsättning att strukturens omgivning reflekterar en del fotoner. Exempel kan vara ett öppet hål i väggen. Hålet syns indirekt, genom avsaknad av reflektion/absorption, medan omgivningen runt hålet påverkar foton-strömmen och ger reflekterande fotoner som vi kan absorbera i ögonen.

En förutsättning för att reflektion ska kunna ske är att det måste finnas något fysiskt att reflektera emot för de framrusande fotonerna.
Jämför med en framrusande gevärskula, den får inte för sej att plötsligt vinkla av från sin kurs, det måste finnas ett tillräckligt stort fysiskt hinder för att det ska ske. Samma med fotonerna, de hindras inte nämnvärt av luften ingående atomkärnaor som är lika glest spridda i luften som vattenhål i Sahara.

Ljus-reflektion kan ske t.ex. mot en vattenyta om brytnings-indexet mellan medierna skiljer och infallsvinkel är tillräckligt snäv, trots att vatten i sej normalt är "osynligt", dvs fotonerna varken absorberas eller reflekteras, precis som luft, och i en homogen kropp uppstår inga index-brytningar. Både molekylerna i luft och vatten är för små för att fotonerna ska uppleva dessa som nämnvärda hinder men med snäv infalls-vinkel så studsar man ändå emot molekylernas yta.

Fotoner kan färdas långt genom luft utan att absorberas eller reflekteras och utan att mattas av. En anledning till att vi kan se ljusobjekt på stora avstånd i rymden där det är ännu glesare mellan möjliga ljus-absorbenter.

Nu behöver inte ljus (fotoner) som strömmar i luften nödvändigtvis reflekteras mot något för att vi ska kunna se ljus.
Tänd en ficklampa i mörkret, så nog syns ljuset om man lyser mot ögonen, trots att ljuset inte först reflekterats mot någon husvägg. Det räcker med att fotonernas energi fångas upp av ögat för att ljuset ska registreras.

Brytningsindex för luft påverkas av lufttryck och temperatur. Inte så konstigt, de flesta gasers egenskaper påverkas av tryck och temperatur.
Det innebär att på samma sätt som övergång mellan vattenyta och luft kan bryta ljus på ett synligt sätt, kan man få samma fenomen för fotoner som passerar två olika lager luft-temperaturer.

Välkända exempel där virtuella synintryck som utnyttjar ovan nämnda egenskaper för ljus:
En asfaltsväg i fjärran förefaller dallra en varm sommardag trots att den rimligen ligger rätt stilla.
Vid samma tillfälle kan man ibland se en speglad dubbel-macka av asfalt med ett tunt lager luft emellan, som om en del asfalt svävade i luften =>reflektion mellan olika varma luftlager.
Hägringar av städer på avstånd, som syns högt upp i luften är samma fenomen.
En annan rätt vanlig struktur som syns i luften är regnbågen, men det är reflektion av vattendroppar, dvs det är mer inblandat än luft och ska inte barriären byggas av vatten är det inte ett alternativ.

Ett möjlighet att få skenbart synliga barriärer är att skapa en väldefinierat struktur av luft i luften (tänk ballong utan ballong-hölje), en struktur med avsevärt annan temperatur än omgivningsluften. Vid lämplig genombelysning kommer då ljusbrytning göra strukturen indirekt synbar, som förändringar av bakomvarande strukturers positioner.
Som exempel på detta kan man göra optiska linser genom att styra luft-temperaturen. Ett inte ovanligt fysik-experiment går ut på att skapa ett teleskop genom att utifrån värma och kyla olika sektioner i ett helt slätt metallrör. Det fungerar om än optiska kvaliteten kanske inte är så lätt att få bra.
Glödheta luftstrålar skulle således kunna ge en viss indirekt synlig barriär. Lämplig omgivningsbelysning och tydliga strukturer bakom luftstrålarna kan förbättra synintrycket.

Ett alternativ till att ändra luftens temperatur för att påverka brytnings-index, är att ändra luft-trycket för att åstadkomma liknande fenomen. Med rätt teknik kan man på detta vis rita upp geometriska figurer i luften. Fortfarande är det inget som syns på annat vis än att bakomvarande passerande ljus bryts annorlunda i en del av luften. Ett exempel är när tryckvågor från större explosioner "syns" i luften.
För att skapa en virtuellt synlig barriär kan man gör som vid explosionen, med en väl kontrollerad stråle av luft från en kompressor med högt tryck.

Alternativet metod att skapa strukturer genom att styra lufttryck, är att nöja sej med att skapa en mindre volym i luften, där man varierar luft-trycket både uppåt och nedåt, snabbt växlande. Det lite roliga så skapade strukturerna är att man inte bara "ser" dom utan även kan känna dom, precis som man kan känna en luft-stråle från en kompressor.
En metod att åstadkomma detta är när man låter många piezo-högtalare samverka, kontrollerade av dator, för att skapa till synes i luften svävande föremål. Här skapas en sådan figur som både "syns" och känns.

Att använda synligt laser-ljus i ren homogen luft och hoppas på att det slumpmässigt ska uppstå någon reflektion som är synlig för ögat, det är rätt hopplöst. Homogena föremål och gaser ger inga reflektioner mitt i sin homogen struktur, utan det krävs att det utefter fotonens gångväg dyker upp ett så stort föremål relativt våglängden att reflektion eller absorption kan ske samt att ett öga kan träffas av fotoner från några av de fotoner som inte absorberas. Avvikelser i luften såsom damm och vattenånga är kända exempel på tillräckligt stora partiklar att de kan ge reflektioner, dammet pga av sin yta av reflekterande material och vattenånga blir indirekt synlig pga sin kraftigt skilda brytnings-index relativt omgivande luften. Egentligen är det inte vattnet som är synligt, utan det är vattnets förvrängning av passerande ljus som ger ett synintryck. Vattenånga är miljoner små optiska prismor.
Exempel är vattenånga som strömmar ur en te-kokares pip. Det som gör att ångan syns är att bakgrunden blir suddig pga de många ljusbrytningarna och att allmänljus reflekteras i ångmolnet.

Ljusvågor, fotoner, uppstår enligt skolboken när elektroner som tillförts nog med energi tvingats cirkulera i ett högre elektron-skal tappar avger energin och faller ner till sin naturliga energinivå då avger en foton.
Det finns gott om atomer i luften, som har elektroner cirklande runt sej. Det är bara att tillföra tillräckligt energi till en atom så att man kan skicka elektronen på en resa upp i ett högre skal. Det uppstår därefter ett ljus mitt i luften, från synbart ingen-stans, när elektronen återgår till sin normala energi-nivå. Åsk-blixtar, norrsken, glödtråd i en lampa eller en lysdiod, är exempel på ljuskällor där atomer tillförs så mycket energi att när de återgår till sitt normal-tillstånd kan avger synligt ljus eller andra vågformer såsom ljud, värmevågor, radio-vågor eller partikel-strålning.

Ett enkelt sätt att skapa ljus-barriärer är genom att skapa en ljusbåge via kontinuerligt elektriskt överslag. Har man mycket energi kan man skapa en sk. plasma-kanal som kan avge kraftfullt ljus. Det sker när man t.ex. el-svetsar.
Med laser kan man rikta energin på kontrollerat sätt till luften så att man skapar lokala fält med höga effektnivåer där fotoner avges. Det kan då se ut som en lysande punkt mitt i luften.
För att fenomenet ska uppstå krävs höga effektnivåer. Korta effekt-toppar i klassen några megawatt och som arbetar på höga frekvenser, långt över synliga frekvensområdet.
Tack vare att man för måttliga ljus-nivåer inte behöver mer än korta laserpulser för att skapa ett plasma-moln blir det i genomsnitt inte så extrema energi-nivåer kontinuerligt, men det är inte frågan om batteridriven penn-laser.
Genom att låta flera sådana lasrar samverka, inte olikt vad man gör med ultraljudet i exemplet ovan, kan man bättre kontrollera ljuspunkternas placering i luften. Detta är ett sådant exempel.
Projektionen kan göras så ljusstark att det fungerar i dagsljus.
Det kan vara en variant av din önskade ljusbarriär.

Man kan lura ögat att det finns strukturer i luften, som inte finns där fysiskt. Det kräver ofta lite mindre tekniska resurser. Att lura ögat borde vara godkänt eftersom barriären i vart fall ändå bara ska vara virtuell.
Vanligt sätt att lura ögat är med överlagda ljusprojektioner, eller helt simpelt med målarfärg. Här är utomhus-exempel.
Inomhus med mindre naturliga referens-ytor blir det svårare men man ändå lura ögat att se strukturer som egentligen inte finns:
Ett begränsning är att målad 3D oftast ser korrekt ut enbart från viss betraktningsvinkel.

Ett annat sätt är att överlagra bilder med optiska hjälpmedel. Head up display som blev populärt i strids-flygplan är ett exempel, men man kan klara helt utan avancerad teknik.
Det räcker med två konkava speglar för att för ögat skapa ett 3D-föremål som kan synas sväva i luften.
Här är ett exempel, som har fördelen att man se föremålet från alla håll utan särskilda hjälpmedel.
Den moderna VR varianten är långt mer krävande och betraktaren måste se omgivning via bärbar bildskärm.

Detta är några exempel på hur man kan skapa för ögat virtuella föremål men är långt från heltäckande.
Om det är någon av dessa tekniker som passar bäst för det du vill åstadkomma är upp till dej att avgöra.
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Vare sig det handlar om fötter(kvadratrötter) eller Kossor eller Fotoner så kommer det nästan alltid ett adekvat svar från E Kafeman!
Lasp tackar och bugar ;-)
Användarvisningsbild
Magnus_K
EF Sponsor
Inlägg: 5854
Blev medlem: 4 januari 2010, 17:53:25
Ort: Skogen mellan Uppsala-Gävle

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av Magnus_K »

Jo, jag tackar och bockar för svaret men de flesta lösningar är på tok för avancerade. Det blir varken tal om VR eller optisk illusion.

Sökte lite på eBay efter "beam expander" som elshorto tipsar om och fann några billiga speglar.
Även dessa 1mW pekare men det känns sådär att köpa sånt från eBay.
Skulle föredra att beställa från något ställe som verkligen kan garantera effekten och eventuellt kan leverera pekare med ännu lägre effekt.

Det här ihop med lite rök kanske kan bli bra :)
E Kafeman
Inlägg: 3260
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Synlig ljusbarriär

Inlägg av E Kafeman »

Aha, trodde det skulle vara synbar ljusstråle i ren luft.
Det är alltså inte luft utan rök av något slag som du vill få reflektion ifrån. Vanligen vattenånga, kolsyre-is eller bananolja i scen-sammanhang.
Låter klent med 1 mW laserljus, som blir ännu tunnare i intensitet om strålen ska breddas från start.
1 mW avgivet ljus från en laser är ungefär som en vanlig lysdiod på 2mW inmatad effekt.
Vanliga lysdioder och bra optik typ detta kan ge avsevärt mer ljus betydligt enklare och billigare. Kan vara uppåt 100W, dvs 100.000 ggr mer ljuseffekt i dessa spottar.
Att tänka på är att olika typer av rök ger diffusions-effekter, dvs strålens utbredning blir mer oskarp med ökande avstånd oavsett hur bra strålen var fokuserad från början.
Ju tunnare rök, ju mindre synbarhet men också mindre spridning av ljuset. Tjock rök gör att strålens styrka avtar fortare. I riktig dimma ser t.ex. ljuset från gatljus ut som ljusbollar runt lampan, trots att det i vanliga fall kan var väl riktat ljus.
Skriv svar