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Che strada farà?   Perché?<br />2<br />1<br />4<br />3<br />5<br />6<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road...
Perché?<br />          La luce ….. ha fretta!<br />Velocità c = 3 * 108  m/s<br />                    (300.000 Km/s)<br />...
Potremmo farle fare un percorso del genere?<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />8/...
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Velocità della luce nel mezzo<br />c<br />v = c / n<br />v<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/...
La luce nell’aria ha velocità V1<br />             La luce nell’acqua ha velocità V2 <br /> vacq >var  ?<br /> vacq <var  ...
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Riflessione e Rifrazione<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />13/ 40<br />
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Quando il raggio rifratto (verde) si avvicina alla perpendicolare (tratteggiata) e quando si allontana?<br />Domanda<br />...
Se n1   >    n2 (v1 > v2) ovvero se si passa da un mezzo dove la luce ha velocità minore ad uno dove ha velocità maggiore ...
La luce è più  veloce nel vetro o  nel vuoto?  Quanto vale?<br />Se l’indice di rifrazione del vetro è n =1,5 e la velocit...
Due vetri diversi<br /> PRENDIAMO  ORA DUE    VETRI  DIVERSI <br />con indici  n1 > n2 per esempio 1,48 ed 1,46<br />Cosa ...
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La luce non “esce” dai confini del nucleo<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />26/4...
Sistema in fibra ottica<br />Il segnale che si propaga nelle TLC non è proprio la “luce” cioè la radiazione visibile ma la...
Spettro elettromagnetico c = l*f<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />28/40<br />
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Che effetto ha sulla banda ?<br />1  ?  1<br />E = “0100 0101”<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br /...
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Costruiamo una F.O. ?<br />250mm<br />125 mm<br />50 mm<br />Eleonora Porta              "Scienza on the road"<br />18/04/...
Tubicino cilindrico con glow (il nucleo)<br />x,y = 0,05  (proporzionale a 50 mm)<br />Tubicino di diametro più grande ma ...
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PIEGARE LA LUCE          "Scienza on the road"<br />Eleonora Porta              <br />GRAZIE <br />  PER ESSERE VENUTI<br ...
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Scienza on the road_Piegare la luce _Fibre ottiche in SL

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Lezione sperimentale sulle fibre ottiche in SecondLife

Progetto "Scienza on the road" didivulgazione della scienza e delaldidattica speriemnbtale neimondi virtuali. Anno 2009/2010 in SecondLife.

blog di riferimento
http://scienzaontheroad.blogspot.com/

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Scienza on the road_Piegare la luce _Fibre ottiche in SL

  1. 1. PIEGARE LA LUCE<br />Vi siete mai chiesti come si fa a piegare la luce? Siete mai entrati in una fibra ottica ?<br />Scopriamolo insieme ! <br />ELEONORA PORTA<br />SECONDPHYSICS<br />SCIENZA ON THE ROAD<br />
  2. 2. Quali sorgenti di luce conoscete?<br />Sole<br /> Lampadina<br />18/04/2010<br />2/40<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />Sorgenti di luce<br />
  3. 3. Torcia e Laser<br />Il laser emette una luce monocromatica che si propaga in linea retta<br />Immaginiamo di avere uno di quei puntatori che servono per evidenziare un punto su una lavagna luminosa.<br />COME SI PROPAGA LA LUCE?<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />3/40<br />
  4. 4.  <br />La camera oscura<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />4/40<br />
  5. 5. LA LUCE SI PROPAGA <br />IN LINEA RETTA<br /> Ma è sempre vero? <br />Perché si ? <br /> Perché no?<br /> Dove è vero?<br /> CONCLUSIONI ?<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />5/40<br />
  6. 6. Che strada farà? Perché?<br />2<br />1<br />4<br />3<br />5<br />6<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />6/ 40<br />
  7. 7. Perché?<br /> La luce ….. ha fretta!<br />Velocità c = 3 * 108 m/s<br /> (300.000 Km/s)<br />Sceglie sempre il percorso col minimo tempo di percorrenza<br /> E’ sempre vera solo nel vuoto<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />7/40<br />
  8. 8. Potremmo farle fare un percorso del genere?<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />8/40<br />
  9. 9. Riflessione e Rifrazione<br />Cosa vedete?<br />Cosa vedete?<br />E se incontra uno specchio?<br />E se passa da un mezzo ad un altro? <br />Per esempio dall’aria all’acqua?<br />18/04/2010<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />9/40<br />
  10. 10. Velocità della luce nel mezzo<br />c<br />v = c / n<br />v<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />10/ 40<br />
  11. 11. La luce nell’aria ha velocità V1<br /> La luce nell’acqua ha velocità V2 <br /> vacq >var ?<br /> vacq <var ?<br />nacq >nar ?<br />nacq <nar ? n = c/ v<br /> Indice di rifrazione n <br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />11/40<br />
  12. 12. vacq <var<br />nacq >nar<br />n = c / v<br />SE v1 > v2 allora n1 < n2<br />L’indice di rifrazione è minore se la velocità è maggiore<br />Risposta<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />12/ 40<br />
  13. 13. Riflessione e Rifrazione<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />13/ 40<br />
  14. 14. naria < nacqua<br /> superficie di separazione<br /> tra due mezzi<br />a perpendicolare<br />varia >vacqua g<br /> LEGGE di SNELL<br />n1 sen a = n2 sen g<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />14/40<br />
  15. 15. nacqua > naria<br /> superficie di separazione<br /> tra due mezzi<br />a perpendicolare<br />vacqua <varia<br /> g<br /> LEGGE di SNELL<br />n1 sen a = n2 sen g<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />15/40<br />
  16. 16. Quando il raggio rifratto (verde) si avvicina alla perpendicolare (tratteggiata) e quando si allontana?<br />Domanda<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />16/ 40<br />
  17. 17. Se n1 > n2 (v1 > v2) ovvero se si passa da un mezzo dove la luce ha velocità minore ad uno dove ha velocità maggiore il raggio rifratto si ALLONTANA DALLA PERPENDICOLARE AVVICINANDOSI SEMPRE PIU’ ALLA SUPERFICIE DI SEPARAZIONE TRA I DUE MEZZI.<br />Risposta<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />17/ 40<br />
  18. 18. La luce è più veloce nel vetro o nel vuoto? Quanto vale?<br />Se l’indice di rifrazione del vetro è n =1,5 e la velocità della luce nel vuoto è 300.000 Km/s<br />Qual è la velocità della luce nel vetro?<br />V = ?<br />A) 150.000 Km/s<br />B) 450.000 Km/s<br />C) 300.000 Km/s<br />D) 200.000 Km/s<br />E) infinito<br />F) zero<br />G) 600.000 Km/s<br />-> PRENDIAMO ORA DUE VETRI DIVERSI con indici n1 > n2 per esempio 1,48 ed 1,46<br />18/04/2010<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/40<br />
  19. 19. Due vetri diversi<br /> PRENDIAMO ORA DUE VETRI DIVERSI <br />con indici n1 > n2 per esempio 1,48 ed 1,46<br />Cosa farà il raggio rifratto passando dal vetro con indice 1,48 a quello con indice 1,46? <br />Si allontana o si avvicina alla perpendicolare?<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />19/40<br />
  20. 20. n1 = 1,48 > n2 = 1,46<br /> superficie di separazione<br /> tra due mezzi<br />a perpendicolare<br />A<br /> B C g = ?<br /> A o B o linea retta?<br />n1 sen a = n2 sen g<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />20/40<br />
  21. 21. n1 = 1,48 > n2 = 1,46<br /> superficie di separazione<br /> tra due mezzi<br />a perpendicolare<br />B g = ?<br /> B ! Il raggio rimane confinato<br />n1 sen a = n2 sen g<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />21/40<br />
  22. 22. Sezioni di fibra ottica<br />n2<br />Mantello<br />n1<br />Nucleo<br />Mantello<br />g<br />n2 = 1,46<br />Raggio rifratto<br />n1 = 1,48 <br />Nucleo<br />a<br />a<br />Raggio riflesso<br />a<br />Raggio incidente<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />22/40<br />
  23. 23. n 1 sen aL = n 2 sen ( g = 90° )<br />Angolo limite aL= arcsen( n2/n1) <br /> 90°<br />aL<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />23/40<br />
  24. 24. n2 = 1,46 n1 = 1,48 aL = 80,57°<br />Vanno bene tutti gli a > aL<br />n2 = 1,46<br /> 90°<br />n1 = 1,48<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />24/40<br />
  25. 25. Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />25/40<br />
  26. 26. La luce non “esce” dai confini del nucleo<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />26/40<br />
  27. 27. Sistema in fibra ottica<br />Il segnale che si propaga nelle TLC non è proprio la “luce” cioè la radiazione visibile ma la radiazione nell’infrarosso<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />27/40<br />
  28. 28. Spettro elettromagnetico c = l*f<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />28/40<br />
  29. 29. Le tre finestre<br />I 850 nm<br />II 1300 nm<br />III 1550 nm<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />29/40<br />
  30. 30. Dispersione modale<br />1011000100111000101010<br /> Dtin Dtout<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />30/ 40<br />
  31. 31. Che effetto ha sulla banda ?<br />1 ? 1<br />E = “0100 0101”<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />31/ 40<br />
  32. 32. ISI<br />La massima frequenza del segnale (successione di 0 ed 1) che possiamo inviare dipende dalla dispersione modale affinché i due impulsi attenuati ed allargati non interferiscano tra loro.<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />32/40<br />
  33. 33. Il diametro del nucleo è <br />molto maggiore della <br />lunghezza d'onda , <br />si creano infiniti cammini all'interno della fibra <br />dispersione modale, allargamento dell'impulso di luce<br /> introduzione di interferenza inter-simbolo (ISI)<br /> limitazione della velocità di trasmissione <br />100 Mbit/s<br />FIBRE MULTIMODALI<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />33/ 40<br />
  34. 34. Il diametro è dell'ordine di grandezza della lunghezza d'onda <br />non c'è dispersione<br /> modale<br />maggiore velocità di trasmissione <br /> 10 Gbit/s<br />Utilizzando fibre monomodo si ha che molta potenza trasmessa va a finire nel cladding tuttavia è lo stesso migliore della precedente.<br />FIBRE MONOMODALI <br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />34/ 40<br />
  35. 35. Perdite<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />35/ 40<br />
  36. 36. Costruiamo una F.O. ?<br />250mm<br />125 mm<br />50 mm<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />36/ 40<br />
  37. 37. Tubicino cilindrico con glow (il nucleo)<br />x,y = 0,05 (proporzionale a 50 mm)<br />Tubicino di diametro più grande ma cavo (il mantello) d = 0,125 full bright e hollow<br />Tubicino di diametro ancora più grande e cavo (il rivestimento) D = 0,250; linkiamo.<br />Ed adesso facciamola diventare grande (per 10?) e facciamo entrare i nostri avatar a vedere come si “sente” la luce lì dentro )<br />Costruiamo una fibra inworld?<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />37/ 40<br />
  38. 38. Particle<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />38/ 40<br />
  39. 39. Mappa <br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />18/04/2010<br />39/ 40<br />
  40. 40. PIEGARE LA LUCE "Scienza on the road"<br />Eleonora Porta <br />GRAZIE <br /> PER ESSERE VENUTI<br />GRAZIE <br /> PER L’ATTENZIONE E LA COLLABORAZIONE<br />18/04/2010<br />Eleonora Porta "Scienza on the road"<br />40/40<br />

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