Plasmabol en spaarlamp

Een “klassiek” experiment om uit te voeren als men in bezit van een plasmabol is. Plaatst men een spaarlamp in de nabijheid van de plasmabol dan gaat deze branden.

In de plasmabol is een bolvormige elektrode is geplaatst in het middelpunt van een afgesloten ruimte die gevuld is met inert gas bij lage druk (1 – 100 Torr). De elektrode wordt op energie gebracht mbv een hoog-voltage, hoogfrequente voedingsbron (grootteorde tientallen kHz). Aangezien de voedingsbron opereert op een hoge frequentie fungeert de plasmabol als het ware als een antenne. De elektromagnetische straling die afgegeven wordt door de plasmabol bevat voldoende energie om de elektronen van de kwikmoleculen die in de spaarlamp aanwezig zijn aan te slaan. Bij terugval wordt UV-straling uitgezonden die dan de elektronen in de fluorescerende verf aan kan slaan waarop bij terugval wit licht wordt uitgezonden.

Opzwellen van silicagel droogparels na blootstelling aan water

Silicagel bolletjes worden vaak aan een verpakking, in een klein wit zakje, toegevoegd om de doos droog te houden. Men noemt ze ook wel droogparels hetgeen een directe vertaling is van het Duitse “Trockenperlen”. Silicagel wordt op het laboratorium en in de industrie als droogmiddel gebruikt waarbij men er soms een indicator aan toegevoegd om aan te geven of het materiaal nat of droog is. Een van de redenen dat het is zo geschikt is als droogmiddel is omdat het tot wel 35 gewichtsprocent aan water kan opnemen. Dit kan men illustreren met een eenvoudig experiment. Men legt een silicagelbolletje onder de digitale microscoop gelegd en meet de diameter (10 x vergroot). Vervolgens legt men m.b.v. een pipet een druppel water op de parel, waarna men kan observeren dat het bolletje door opzwellen groter wordt. De diameter neemt toe van 2.25 tot 2.69 mm een toename van 20%. Dat wijkt af van de hierbovengenoemde 35% maar het bolletje dat ik gebruikte was van tevoren niet gedroogd. Daarnaast hoeft de toename in diameter niet lineair te verlopen als functie van de gewichtstoename. Dat zou men op een andere manier kunnen onderzoeken door achtereenvolgens nauwkeurig gewogen minieme hoeveelheden water toe te voegen en te meten of de diameter inderdaad recht evenredig toeneemt.

Suikerkristallen in glycerine

Ik ben al wat langer bezig met het maken van oplossingen die het mogelijk maken om het kristallisatieproces te vertragen zodat men de kristalvorming wat beter onder de microscoop kan bestuderen. Dat kan ook invloed hebben op de vorm van de kristallen.

In onderstaande foto kan men het resultaat zien van suikerkristalvorming in een water/glycerine oplossing.

De foto is gemaakt door de smartphone camera op het oculair te plaatsen.

Lissajous figuren

Ik ben al langer met elektronica experimenten en oscilloscopen bezig maar een van die experimenten die ik me nog uit mijn jeugd herinner en ik toendertijd nooit zelf heb kunnen uitvoeren, is het maken van Lissajous figuren. Een Lissajous figuur is het patroon dat ontstaat als men twee harmonische trillingen die onderling loodrecht op elkaar staan bij elkaar optelt waarbij men een twee dimensionale trilling maakt. De weg die de somtrilling beschrijft vormt een Lissajous-figuur. De vorm die het Lissajous figuur aanneemt wordt bepaald door de amplitudes en de frequenties van de afzonderlijke trillingen en het faseverschil tussen de trillingen. De figuren zijn genoemd naar J. A. Lissajous (1822-1880) die deze verkreeg door licht achtereenvolgens te laten reflecteren op twee spiegels die bevestigd waren aan twee stemvorken die haaks op elkaar stonden.

Lissajous figuren kan men ook maken met behulp van een 2-kanaals oscilloscoop en twee functiegeneratoren. Eenvoudige 1-kanaals oscilloscopen (o.a. een Velleman PCS 100) had ik al langer in mijn bezit. Ik had zelfs al een 2-kanaals USB oscilloscoop (Basic Stamp), alleen kon de software die bijgeleverd werd geen Lissajous figuren maken. Recentelijk ben ik echter in het bezit gekomen van een goedkope (Chinese) 2 kanaals USB oscilloscoop, de “RockTech BM102 50MHz 2-CH USB Analog Oscilloscope.” De bijgeleverde software maakt het mogelijk om Lissajous figuren te produceren. Een ander instrument dat ik recentelijk goedkoop op de kop getikt heb is de FG-100-DDS functie generator. Deze gecombineerd met mijn HP3311A functiegenerator heb ik gebruikt om onderstaande Lissajous figuren te maken.

Zoals met al deze goedkope Chinese apparatuur. Het is misschien niet super, maar het werkt wel en is voldoende nauwkeurig voor het type experimenten dat ik wil uitvoeren. De software van de scoop werkt onder Windows 10. Jammer genoeg is hij niet helemaal stabiel en wordt men soms gedwongen de PC uit en weer aan te zetten om weer te kunnen meten. De kans lijkt mij klein te zijn dat er nog een upgrade op de bijgeleverde software komt.

Agaat

De DinoLite Edge AM4815ZT USB microscoop maakt het mogelijk om wat ouder onderzoeksobjecten opnieuw te bekijken. In dit geval heb ik nogmaals een gepolijst bruine agaat bekeken (zie de onderste foto). Het type dat men vaak in geologie- en museumwinkels vindt. Voor het maken van deze foto heb ik het mineraal op de Huion L4S A4 LED Light Box gelegd, de verlichting van de Dino-Lite uitgeschakeld en vervolgens een gestackte (EDOF) foto gemaakt. In de “kern” zijn de kwarts kristalletjes goed zichtbaar en daaromheen de Liesegang ringen ook.

Agaat is een doorzichtig kwarts mineraal variant (SiO2 + Al, Ca, Fe, Mn) met een vulkanische oorsprong dat gekarakteriseerd wordt door de bandpatronen. De bruine kleur in het materiaal geeft aan dat er naast de silica voornamelijk ijzer als oxide (roest) en hydroxide aanwezig is. De meer wetenschappelijke benaming van deze bandpatronen is “Liesegangringen”.

Stirlingmotor

Op Chinese websites kom je soms leuke apparaatjes tegen interessante prijzen tegen en dan is het moeilijk de verleiding te weerstaan. Dat weerstaan van de verleiding is mij dus duidelijk niet gelukt met dit bouwpakketje van een Stirlingmotor model.

Alhoewel er verschillende varianten van een Stirlingmotor zijn deze allemaal gebaseerd op het principe dat gassen (in dit geval lucht) bij verwarming uitzetten en bij afkoelen krimpen. Door op een handige manier gebruik te maken van dit verschil in volume/temperatuur kan men dit omzetten in beweging.

In de grote cilinder wordt de lucht opgewarmd door de brander eronder, daardoor gaat de luchtuitzetten en de zuiger beweegt naar een situatie waarin het volume groter is (bij constante druk). De beweging van de zuiger wordt overgebracht naar het vliegwiel waarbij de beweging van het vliegwiel overgebracht wordt op de zuiger van de kleine (koude) cilinder. Deze trekt nu warme lucht uit de grote cilinder (maximaal volume) dat vervolgens afkoelt in de kleine cilinder. De lucht krimpt dan weer waardoor ook de zuigers en dus ook het vliegwiel in beweging komen totdat een minimaal volume bereikt is waarbij de koude lucht weer in de grote cilinder terecht komt en de cyclus weer opnieuw kan beginnen.

LCD scherm

Wederom een object dat ik snel even onder de DinoLite Edge AM4815ZT USB microscoop in combinatie met de Huion L4S A4 LED Light Box bekeken heb. Ik had nog een kleuren LCD schermpje liggen dat ik ooit eens uit een defecte printer gedemonteerd heb. Ik heb dit schermpje verder uit elkaar gesloopt, de diverse schermlaagjes uit elkaar gehaald, en vervolgens de glasplaat met LCD’s  onder de microscoop gelegd. De onderstaande foto kan men overal op her internet vinden maar het is uiteindelijk leuker om deze zelf te maken. De individuele kleuren pixels zijn goed waarneembaar bij hoge vergroting.

Benzoëzuur kristallen

Benzoëzuur heeft een relatief laag smeltpunt (122.4 °C) hetgeen het mogelijk maakt om microkristallen te maken voor bestudering onder de microscoop. Ik heb een objectglaasje met wat benzoëzuur erop op een USB warmhoudplaatje gelegd en ca. 1 cm daarboven een ander objectglaasje gepositioneerd. Na enige tijd ziet men kleine kistallen op het objectglas verschijnen. Draai het objectglas om en bekijk het onder de microscoop, eventueel onder gepolariseerd licht.