Fisica pratica VI

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.
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Applicazioni
Tre le abbiamo tra le mani anche adesso…
• Lampada ikea
• Puntatore per spiegare la lezione
• Lettore DVD (che masterizza anche)
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Lampada
Tecnologia molto diversa dalla lampada tradizionale…
Con vantaggi e svantaggi naturalmente!
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Applicazioni
Tante e varie sono le applicazioni…
• In medicina / estetica
• Ricreativi e tecnologici (DVD, blu ray)
• Militari ed industriali
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Il giradischi
Perché nella luce parliamo del giradischi?
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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.
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CD e DVD il lettore
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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).
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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..
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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
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Unitre Soletta:
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