optoelectrónica, lasers e aplicações universidade junior, escola de física – 8 de setembro de...

Optoelectrónica, Lasers e Aplicações

Universidade Junior, Escola de Física – 8 de Setembro de 2006

Eric Bosne

Ivo Moreira

José Ferreira

Penélope Almeida

Tiago Loureiro

Sumário• Introdução:

• O que é um laser e como funciona;

• Experiências Introdutórias:

• Observação de Espectros Luminosos – Espectrómetro de Desvio Constante;

• Experiência Básica de Óptica;

• Interferómetro Óptico;

• Interferência e Difracção;

• Experiências Electrónicas Introdutórias

• Projecto;

• Conclusão.

Laser

Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation

- Como funciona?

R=~100% R<100%

Meio Activo

Efeito da Estimulação + Amplificação

Decaimento Radiativo

Ene

rgia

Características Principais

Coerência

Brilho

Baixa Divergência

Laser Feixe de Luz

Pureza Espectral

Observação de Espectros Luminosos Espectrómetro de

Desvio ConstanteOs espectros podem ser observados através de um espectrómetro, que tem como função separar as diferentes cores da radiação. Nesta experiência vamos utilizar um espectrómetro dito de desvio constante por ser constituído por um prisma óptico especial com a particularidade de que a luz emergente do prisma faz sempre um ângulo de 90º com a direcção inicial.

Objectiva

Fenda

Ocular

Objectiva

= 90°

Objectiva

Fenda

Ocular

Objectiva

= 90°= 90°

Fontes testadas:

- Lâmpadas de descarga (Néon)

- Lâmpada de incandescência

- Lâmpada de baixo consumo

Experiência Básica de Óptica

O que é uma lente?

Uma lente é um meio material transparente à luz, limitado por duas superfícies curvas. É utilizada para alterar as características espaciais de distribuição da

luz.

Dispersão no prisma

Convergência de raios: Espelho Côncavo

Propagação num meio com gradiente no índice de refracção

Focagem de raios com uma lente convergente

Interferência e Difracção

z

D

z

D

laser

A largura de objectos microscópicos, como uma fenda estreita, pode ser calculada a partir do conhecimento do comprimento de onda da fonte luminosa, da posição dos máximos de difracção, e da distância do alvo à fenda.

Interferómetro Óptico (Michelson)- Objectivo

Determinar o índice de refracção do ar, em função da variação da pressão.

Onda Ondas desfasadas Ondas desfasadas que se anulam

L medidos < 20 m

Claro-escuro-claro = /2

Experiências Introdutórias de

ElectrónicaEmissor óptico Fotodetector Amplificador inversor

R

5V

k

Vin

Vout

R2

R1

1

2

R

R

V

VGanho

in

out

Projecto

Laser

Telescópio

Rádio

Fotodíodo

Electrónica de amplificaçãoColuna

Laser

Telescópio

Rádio

Fotodíodo

Electrónica de amplificaçãoColuna

Link Óptico – Sistema de Comunicação via Laser

Emissor

Receptor

Foi montado um laser que envia o sinal AM do rádio através de um telescópio que vai divergir o sinal.

No receptor foi montado uma lente de convergência que envia o sinal para um fotodíodo e seguidamente para um amplificador que amplifica o sinal recebido e envia o mesmo para uma coluna.

Este trabalho permitiu-nos perceber mais a fundo o funcionamento

dos lasers e a sua utilização quer no âmbito científico, quer no nosso

dia-a-dia.

Percebemos também que a optoelectrónica é indispensável para o

desenvolvimento dos lasers e isto é recíproco.

Assim, apesar de serem instrumentos que requerem grandes

cuidados de manuseamento, os lasers são indispensáveis para o

desenvolvimento científico–tecnológico e são grandes responsáveis

pela evolução da sociedade desde o seu aparecimento.

Conclusão