Banco Ottico per Microonde
Caratteristiche
- Lunghezza del banco: 1m. L’angolo tra i due bracci lunghi 50 cm è variabile e può essere letto su un goniometro.
- Frequenza: 10 GHz, lunghezza d’onda 3 cm, polarizzazione verticale nella normale posizione di lavoro. La polarizzazione può essere variata di 90° gradi.
- Potenza trasmessa: meno di 5 mW.
- Speciali antenne dielettriche tubolari offrono forte direzionalità e minimo ingombro.
- Sicurezza radiativa: l’irraggiamento di microonde è ben al di sotto dello standard di sicurezza stabilito dalle norme per esposizione al pubblico, quali ANSI C95.1-1991 (USA) e NRPB-11 (Inghilterra).
- Il banco, le slitte e i supporti verticali (cavalieri) sono elementi in metallo o plastica che assicurano preciso posizionamento e facile scorrimento dei vari elementi “ottici”.
- Supporti rotanti: transmettitore e ricevitore possono ruotare di 360°, caratteristica importante per esperimenti in cui si voglia studiare il fenomeno della polarizzazione.
- Ricevitore: super-eterodyna a 200 MHz, controllo manuale della sensibilità nell’intervallo 1:20.
- Lettore del segnale rivelato: strumento a due canali con 20 LED ciascuno, e uscite audio con intensità proporzionale al segnale ricevuto, utile per dimostrazioni in classe.
- Alimentatore da parete 12V d.c.
Dimostrazioni ed esperimenti
Elenco di esperimenti, dimostrazioni e possibili studi delle proprietà delle microonde e della loro interazione con la materia.
- Misure di assorbimento di vari materiali: una mano, fogli di plexiglas, di policarbonato, nylon, PVCc, legno, cartone, faesite, cemento etc.
- La legge della riflessione da una superficie conduttiva. Come esempio è fornito uno specchio metallico corrugato.
- Rifrazione: ottima focalizzazione del fascio di microonde con una lente di paraffina.
- Polarizzazione: determinazione della direzione del vettore campo elettrico mediante una matrice di fili metallici paralleli (spaziati di meno che mezza lunghezza d’onda). Legge di Malus (coseno quadro).
- Riflessione da una superficie dielettrica. Trasmissione in funzione della polarizzazione e della orientazione della guida..
- Angolo di Brewster e polarizzazione del fascio riflesso e trasmesso.
- Determinazione rapida dell’indice di rifrazione di vari materiali alla frequenza di 10 GHz.
- Studio delle onde stazionarie con una piastra dielettrica spostabile lungo la direzione di propagazione. Misure precise della lunghezza d’onda.
- Esperimento di Young (doppia fenditura) con rivelazione dei massimi e minimi nello spettro di diffrazione. Tappando una delle fenditure (per esempio con la mano) il segnale ricevuto si annulla anche nel più intenso massimo di ordine zero.
- Guide d’onda metalliche cilindriche e rettangolari di varie dimensioni . Dimensioni di cut-off. Proprietà polarizzatrici. Attenuazione.
- Misure di distribuzione del campo elettrico entro una guida metallica rettangolare con fenditura mediante sensore a diodo. Si possono rivelare massimi e minimi dell’onda stazionaria, e la velocità di fase che è sempre maggiore di c.
- Guide d’onda in materiale dielettrico: in PVC e acrilico di varie forme. Striscie, barre, tubi cilindrici e rettangolari. Dimostrazioni di assenza di cut-off. Attenuazione.
- Onda evanescente in guida d’onda dielettrica. Misure del decadimento esponenziale dell’intensità in funzione della distanza ddalla guida mediante sensore a diodo, traslatore micrometrico e millivoltmetro.
- Interferometro Fabry-Perot. Muovendo uno specchio si osservano frange con elevato contrasto in cui si possono facilmente misurare le posizioni corrispondenti a massimi e minimi e misurare quindi con precisione la lunghezza d’onda.
- Effetto Faraday. Una dimostrazione della rotazione del piano di polarizzazione che può raggiungere il notevole valore di 90° tramite una piccola barra d ferrite in campo magnetico dell’ordine di poche decine di Gauss.
Il banco smontato viene spedito , e può essere convenientemente conservato, in una scatola di plastica
