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Optoelectrónica, Lasers e Aplicações
Universidade Junior, Escola de Física – 8 de Setembro de 2006
Eric Bosne
Ivo Moreira
José Ferreira
Penélope Almeida
Tiago Loureiro
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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.
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Laser
Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation
- Como funciona?
R=~100% R<100%
Meio Activo
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Efeito da Estimulação + Amplificação
Decaimento Radiativo
Ene
rgia
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Características Principais
Coerência
Brilho
Baixa Divergência
Laser Feixe de Luz
Pureza Espectral
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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.
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Objectiva
Fenda
Ocular
Objectiva
= 90°
Objectiva
Fenda
Ocular
Objectiva
= 90°= 90°
Fontes testadas:
- Lâmpadas de descarga (Néon)
- Lâmpada de incandescência
- Lâmpada de baixo consumo
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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.
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Dispersão no prisma
Convergência de raios: Espelho Côncavo
Propagação num meio com gradiente no índice de refracção
Focagem de raios com uma lente convergente
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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.
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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
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Experiências Introdutórias de
ElectrónicaEmissor óptico Fotodetector Amplificador inversor
R
5V
k
Vin
Vout
R2
R1
1
2
R
R
V
VGanho
in
out
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Projecto
Laser
Telescópio
Rádio
Fotodíodo
Electrónica de amplificaçãoColuna
Laser
Telescópio
Rádio
Fotodíodo
Electrónica de amplificaçãoColuna
Link Óptico – Sistema de Comunicação via Laser
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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.
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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