Esperienze di utilizzo delle nuove tecnologie nell’insegnamento della Fisica UNA RADIO DI LUCI E COLORI -Giuseppina Rossi - rossinet.it.gg Matematica e Fisica - IS “A.Cairoli “ Pavia Liceo Linguistico, Sociopsicopedagogico e Sociale AIF - Pavia -Alessandro Iscra- Liceo Classico “Mazzini” di Genova AIF - Pavia

Campi elettrici e magnetici variabili e interallacciati si propagano come onde anche nel vuoto con velocità nel vuoto C= 3*10 8 m/s= =1080 milioni di Km/h trasportano energia e sono caratterizzati da frequenze f molto diverse : da 50Hz a Hz ONDE ELETTROMAGNETICHE effetti e proprietà diverse applicazioni tecnologiche diverse =c/f

SPETTRO COMPLETO delle O.E.M Ionizzanti=dannose Onde radio

SPETTRO LUCE VISIBILE Il colore è lapercezione visiva generata daisegnali nervosiche i fotorecettoridella retina mandano alcervello quando assorbonoradiazionielettromagnetiche di determinatelunghezze d'ondapercezione retinacervello la luce del sole chiamata luce bianca: insieme di radiazioni elettromagnetiche di frequenza diversa

Grazie al finanziamento del progetto da parte del MIUR e alla collaborazione con ARI nell’ambito de “ La radio nelle scuole “ entriamo in contatto con il mondo delle Trasmissioni Radioamatoriali attraverso ØLa nuova stazione radio HF VHF e UHF Øl’analisi delle Cartoline QSL utilizzate per conferma dei collegamenti radio con paesi lontani SPETTRO RADIOFREQUENZE TV frequenzeattribuite dalMinisterosecondo unPiano Nazionaledi Ripartizionedelle Frequenze

Segnale fisico suono B= (20Hz –20KHz) Trasduttore microfono Trasmettitore TX A Modulazione.Amplificazione Ricevitore RX Demodulazione Attuatore altoparlante Segnale fisico suono B= (20Hz –20KHz) TRASMISSIONE VIA RADIO Antenne Per Frequenze radio TXB TXC Sintonizzazione Filtri elettronici passa banda

Nell'ambito di un evento sulla divulgazione scientifica dell'IIS Vittorio Emanuele II - Ruffini di Genova, la Dott.ssa Annalisa Rimassa del quotidiano "Il Secolo XIX" scriveva: "Se i raggi emessi dai cellulari fossero visibili, le città formerebbero un panorama puntinato e luminescente“ di qui l'idea di realizzare un semplice sistema ottico che metta in evidenza nel modo più semplice possibile i concetti di: - portante - modulazione - filtraggio - demodulazione IDEA DIDATTICA

UNA RADIO DI LUCE E COLORI INTERFACCIAINTERFACCIA INTERFACCIAINTERFACCIA INTERFACCIAINTERFACCIA INTERFACCIAINTERFACCIA mp3 Filtro ottico fotodiodo Diodi led cuffie TXC TXB TXA Sintonizzazione RX 670 nm (447 THz) 610 nm (492 THz) 515 nm (583 THz)

UNA RADIO DI LUCE E COLORI Nel trasmettitore utilizziamo la modulazione di ampiezza: l'intensità della radiazione emessa da ogni insieme di led colorati varia in modo proporzionale all'ampiezza istantanea del segnale musicale modulante. Quattro stazioni emettono su quattro lunghezze d'onda portanti ottiche differenti: Radio rossa: trasmette su 670 nm (447 THz) Radio arancio: trasmette su 610 nm (492 THz) Radio verde: trasmette su 515 nm (583 THz) Il ricevitore, tramite filtri ottici e un fotodiodo, permette di sintonizzare la stazione emittente desiderata.

DIODO LED mp3 I trasmettitori utilizzano LED "Light Emitting Diode", I led sono costituiti da una giunzione P-N di GaAs, GaP o loro combinazioni. Se polarizzati direttamente con I=10 mA emettono radiazioni luminose di f diverse nello spettro visibile Il colore dipende dal tipo di semiconduttore e la banda di emissione è larga nm rispetto alla lunghezza d’onda di picco L’intensità dell’emissione luminosa aumenta con la corrente applicata: è possibile quindi modularla con un segnale audio

Una tensione di polarizzazione diretta determina la ricombinazione in prossimità della giunzione di un elevato numero di coppie elettrone-lacuna con energia sufficiente a produrre fotoni.fotoni Il colore della radiazione è definito dal valore della banda proibitabanda proibita del semiconduttore utilizzato. Grazie allo spessore appositamente ridotto del chipchip un certo numero di questi fotoni può essere emesso come luce. DIODO LED mp3

FOTODIODO Il ricevitore utilizza un rivelatore al silicio con risposta spettrale utile nel visibile Se polarizzato inversamente produce una corrente elettrica proporzionale all'intensità della radiazione luminosa che incide sull'area attiva E’ una giunzione p-n in cui le coppie elettrone-lacuna generate per assorbimento di un fotone nella zona di svuotamento vengono allontanate dalla giunzione per effetto del campo elettrico interno e per la polarizzazione inversa creando la corrente di fotoconduzione INTERFACCIAINTERFACCIA cuffie Criticità: il sistema è sensibile alla luminosità ambientale

FILTRI OTTICI I filtri ottici realizzano la sintonizzazione Un filtro ottico è uno strumento che lascia passare selettivamente la radiazione luminosa in una particolare range di lunghezza d’onda Bloccando invece le rimanenti. Passa banda INTERFERENCE FILTER INTERFACCIAINTERFACCIA cuffie

CIRCUITI Ciasun modulatore modula in ampiezza la radiazione emessa da ogni led. BPW34 ELD (rosso) B (arancio) B5B-433-B505 (verde) Il demodulatore con il fotodiodo fornisce una I proporzionale all’intensità della luce che lo colpisce, è seguito da un primo amplificatore, collegato direttamente a una cuffia 667BP10 (rosso) 610DF40 (arancio) 510DF20 (verde) Un disco con i filtri ottici simula il “ pomello di sintonia si stima una portata dell'ordine del metro