Unitre Soletta: Corso di Fisica Pratica Soletta 22 marzo 2016 Fisica pratica – Biondini Stefano Il L.A.S.E.R. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Fisica pratica – Biondini Stefano Il L.A.S.E.R. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Questi sono componenti comuni a tutti i LASER Fisica pratica – Biondini Stefano Esportazioni alta tecnologia 1990 Fisica pratica – Biondini Stefano Esportazioni alta tecnologia 2002 Fisica pratica – Biondini Stefano Il L.A.S.E.R. chi lo ha inventato? Una storia interessante…. Fisica pratica – Biondini Stefano Il L.A.S.E.R. caratteristiche La luce che se ne esce dal laser è • Monocromatica • Direzionale • Coerente Fisica pratica – Biondini Stefano Che differenza tra il laser e.. • Pluricromatica • Monocromatica • Diffusa • Direzionale • Incoerenteoerente • Coerente Fisica pratica – Biondini Stefano Che differenza tra il laser e… la luce diffusa? Fisica pratica – Biondini Stefano Che tipi di laser ci sono laser e.. Argon fluoride (Excimer-UV) Krypton chloride (Excimer-UV) Krypton fluoride (Excimer-UV) Xenon chloride (Excimer-UV) Xenon fluoride (Excimer-UV) Helium cadmium (UV) Nitrogen (UV) Helium cadmium (violet) Krypton (blue) Argon (blue) Copper vapor (green) Argon (green) Krypton (green) Frequency doubled Nd YAG (green) Helium neon (green) Krypton (yellow) Copper vapor (yellow) Key: 0.193 0.222 0.248 0.308 0.351 0.325 0.337 0.441 0.476 0.488 0.510 0.514 0.528 0.532 Helium neon (yellow) Helium neon (orange) Gold vapor (red) Helium neon (red) Krypton (red) Rohodamine 6G dye (tunable) Ruby (CrAlO3) (red) Gallium arsenide (diode-NIR) Nd:YAG (NIR) Helium neon (NIR) Erbium (NIR) Helium neon (NIR) Hydrogen fluoride (NIR) Carbon dioxide (FIR) Carbon dioxide (FIR) 0.543 0.568 0.570 UV = ultraviolet (0.200-0.400 µm) VIS = visible (0.400-0.700 µm) NIR = near infrared (0.700-1.400 µm) Fisica pratica – Biondini Stefano 0.594 0.610 0.627 0.633 0.647 0.570-0.650 0.694 0.840 1.064 1.15 1.504 3.39 2.70 9.6 10.6 Pericoli del Laser Fisica pratica – Biondini Stefano Attenzione ai Laser! • Classe 1 Dispositivi non pericolosi normalmente. • Classe 2 Dispositivi che producono luce non visibile e che possono essere dannosi per lunghi periodi di tempo Fisica pratica – Biondini Stefano Attenzione ai Laser! •Class 3a Generalmente non danneggiano gli occhi se colpiti per un attimo. Possono essere pericolosi per chi porta lenti. •Class 3b Pericolosi se visti direttamente anche per poco tempo per riflessione. •Class 4 Pericolosi non solo per gli occhi ma anche per la pelle, tagli. Fisica pratica – Biondini Stefano Applicazioni Tre le abbiamo tra le mani anche adesso… • Lampada ikea • Puntatore per spiegare la lezione • Lettore DVD (che masterizza anche) Fisica pratica – Biondini Stefano Lampada Tecnologia molto diversa dalla lampada tradizionale… Con vantaggi e svantaggi naturalmente! Fisica pratica – Biondini Stefano Applicazioni Tante e varie sono le applicazioni… • In medicina / estetica • Ricreativi e tecnologici (DVD, blu ray) • Militari ed industriali Fisica pratica – Biondini Stefano Il giradischi Perché nella luce parliamo del giradischi? Fisica pratica – Biondini Stefano Il giradischi I CD Rom Sono in grado di memorizzare fino a 650 MB di dati, su un singolo disco da 120 mm di diametro. I dischi sono identici ai CD musicali, solo che invece che contenere solo dati digitali in formato audio, includono anche dati di programmi. Sono molto utilizzati per la diffusione di pacchetti software di grosse dimensioni o per applicazioni multimediali. Fisica pratica – Biondini Stefano CD e DVD il lettore Fisica pratica – Biondini Stefano Standard DVD DVD-R Questo formato, creato dal consorzio DVD Forum, è uno degli standard più diffusi grazie alla sua compatibilità con la maggior parte (90%) dei lettori DVD da tavolo. DVD+R Il formato +R creato dal consorzio DVD-Alliance ha delle caratteristiche leggermente diverse DVD-RAM Questo formato realizzato da un consorzio di compagnie chiamato DVD Forum ha forse le migliori caratteristiche di registrazione Fisica pratica – Biondini Stefano Il giradischi Per poter ottenere una maggiore densità di memorizzazione (rispetto a quella del CD), sullo stesso tipo di supporto, si utilizza un nuovo tipo di laser a infrarosso, decisamente più preciso. Il sistema di lettura/scrittura dei dati è lo stesso, una serie di microscopici fori esplorati da un raggio laser. A seconda della quantità della luce di ritorno un diodo fotorivelatore trasmette dati digitali (0 luce non riflessa, 1 luce riflessa) al sistema di interconnes-sione della periferica. L’unica differenza è rappresentata dalle dimensioni dei fori prodotti in scrittura dal laser infrarosso a semiconduttore. Si passa da fori di 0,83 micron a fori di 0,4 micron mentre la distanza tra una traccia e l’altra passa da 1,6 micron a 0,74 micron (dove 1 micron è 1/50 del diametro di un capello). Fisica pratica – Biondini Stefano Tipologie di dischi DVD - single layer – single face E’ un disco di plastica dall’aspetto simile al CD. Utilizza un Laser infrarosso (con lunghezza d’onda 650 nm) a semiconduttore capace di incidere e di leggere sulla superficie del disco dei fori di dimensioni più piccole e su tracce più ravvicinate. I primi DVD sono a singolo strato e faccia singola (4,7 GB= 135 min di video full motion a pieno schermo). In seguito verrano sviluppati DVD aventi un doppio strato di dati, uno superiore e uno inferiore, separati da una pellicola che in parte riflette il raggio laser (permettendogli di leggere i fori dello strato superiore) e in parte si fa penetrare per consentirgli di andare a leggere le informazioni contenute nello strato inferiore. Da 4,7 GB si passa a 9,4 GB di dati memorizzabili. DVD - single layer – double face DVD - double layer – single face DVD - double layer – double face Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: come è fatto? Il disco rigido è il componente dove vengono memorizzate in modo permanente le informazioni elaborate. Le informazioni sono magnetizzate sulla superficie del disco e pertanto rimangono memorizzate anche se viene a mancare la corrente. Sull’Hard Disk si trova il Sistema Operativo, il Software Applicativo e i file dati. Fisicamente è composto da più dischi rivestiti da una sostanza magnetica e da più testine di lettura che contemporaneamente leggono i dati dai dischi in rotazione. Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: Come funziona? Le particelle di ferro sulla superficie del disco sono disposte in modo casuale. Quando si deve memorizzare un dato, la testina di lettura /scrittura si posiziona sulla traccia/settore opportuni. La scrittura si ottiene modificando la polarizzazione magnetica delle particelle che rivestono ogni piatto, la lettura viene eseguita rilevando la polarizzazione imposta alle particelle. Vengono inviati impulsi elettrici sulla bobina avvolta lungo il nucleo magnetico in modo da generare un campo elettromagnetico capace di orientare (cioè di polarizzare) le particelle di ferro nel modo opportuno. Le bande magnetiche create si susseguono sulla superficie del disco, senza interruzione. L’operazione di lettura dei dati avviene invece in modo opposto: i banchi di molecole polarizzate sul disco creano un campo magnetico capace di generare corrente nella bobina della testina, quando questa si avvicina. La direzione della corrente dipende dalla polarità delle bande. Rilevando la direzione della corrente, si capisce se la testina sta passando su uno 0 oppure su un 1. Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: come funziona? Un hard disk è strutturato per registrare dati su cilindri, tracce e settori (clusters, tracks, sectors). I settori sono dei cerchi concentrici, le tracce sono una suddivisione dei settori stessi mentre i cilindri sono dei gruppi di settori. Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Abbiamo già detto di Newton… Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Sintesi additiva Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Esempi di applicazioni Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Sintesi sottrattiva.. Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Applicazioni molto più frequenti di quel che si pensa… Fisica pratica – Biondini Stefano I colori Colori caldi e colori freddi… dipende da chi parla e se è un fisico oppure no! La definizione di colore caldo o freddo da Itten…. Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: dove si trova? Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: come è fatto? Il disco rigido è il componente dove vengono memorizzate in modo permanente le informazioni elaborate. Le informazioni sono magnetizzate sulla superficie del disco e pertanto rimangono memorizzate anche se viene a mancare la corrente. Sull’Hard Disk si trova il Sistema Operativo, il Software Applicativo e i file dati. Fisicamente è composto da più dischi rivestiti da una sostanza magnetica e da più testine di lettura che contemporaneamente leggono i dati dai dischi in rotazione. Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: Come funziona? Le particelle di ferro sulla superficie del disco sono disposte in modo casuale. Quando si deve memorizzare un dato, la testina di lettura /scrittura si posiziona sulla traccia/settore opportuni. La scrittura si ottiene modificando la polarizzazione magnetica delle particelle che rivestono ogni piatto, la lettura viene eseguita rilevando la polarizzazione imposta alle particelle. Vengono inviati impulsi elettrici sulla bobina avvolta lungo il nucleo magnetico in modo da generare un campo elettromagnetico capace di orientare (cioè di polarizzare) le particelle di ferro nel modo opportuno. Le bande magnetiche create si susseguono sulla superficie del disco, senza interruzione. L’operazione di lettura dei dati avviene invece in modo opposto: i banchi di molecole polarizzate sul disco creano un campo magnetico capace di generare corrente nella bobina della testina, quando questa si avvicina. La direzione della corrente dipende dalla polarità delle bande. Rilevando la direzione della corrente, si capisce se la testina sta passando su uno 0 oppure su un 1. Fisica pratica – Biondini Stefano Hard Disk: come funziona? Un hard disk è strutturato per registrare dati su cilindri, tracce e settori (clusters, tracks, sectors). I settori sono dei cerchi concentrici, le tracce sono una suddivisione dei settori stessi mentre i cilindri sono dei gruppi di settori. Fisica pratica – Biondini Stefano La stampante LASER Con questi risultati… Ma attenzione agli aspetti negativi. Fisica pratica – Biondini Stefano Il lettore di codici a barre Uno strumento sempre più diffuso Che può essere fisso o mobile. Fisica pratica – Biondini Stefano Il lettore di codici a barre Ma cosa è il codice a barre? Norman Joseph Woodland e Bernard Silver 1948 Fisica pratica – Biondini Stefano Unitre Soletta: Corso di Fisica Pratica Fisica pratica – Biondini Stefano