Banco Ottico per Microonde

- 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 bobina mobile. Opzionale: segnale audio con intensità proporzionale al segnale ricevuto, utile per dimostrazioni in classe.

- Alimentatore da parete 9V d.c. che può essere connesso sia al ricevitore che al trasmettitore per comodità di montaggio. Un cavo di 1,5 m connette ingressi/uscita di alimentazione sia in ricevitore che trasmettitore.


Dimostrazioni ed esperimenti

Elenco di esperimenti, dimostrazioni e possibili studi delle proprietà delle microonde e della loro interazione con la materia.

  1. Misure di assorbimento di vari materiali: una mano, fogli di plexiglas, di policarbonato, nylon, PVCc, legno, cartone, faesite, cemento etc.

  2.  La legge della riflessione da una superficie conduttiva. Come esempio è fornito uno specchio metallico corrugato.

  3. Rifrazione: ottima focalizzazione del fascio di microonde con una lente di paraffina.

  4. 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).

  5. 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.

  6. Studio delle onde stazionarie con una piastra dielettrica spostabile lungo la direzione di propagazione. Misure precise della lunghezza d'onda.

  7. 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

  8. Guide d'onda metalliche cilindriche e rettangolari di varie dimensioni . Dimensioni di cut-off. Proprietà polarizzatrici. Attenuazione

  9. 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.

    10.
  10. 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.

  11. 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.

  12. 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.

  13. 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.


Alcuni degli accessori disponibili

Il banco ottico montato: trasmettitore a sinistra e ricevitore a destra.


Banco ottico smontato


Alcuni componenti ottici per riflessione, rifrazione, diffrazione e polarizzazione


Riflessione da uno specchio leggermente corrugato


Riflessione da uno specchio dielettrico.


L'esperimento di Young con la doppia fenditura


Guida d'onda rettangolare metallica con la dimensione maggiore verticale. Polarizzazione verticale: segnale trasmesso nullo. La guida ha la dimensione a inferiore a quella di cut-offf
A sinistra guide d'onda metalliche, rispettive slitte e sensore a diodo.
A destra una slitta con sensore montat
Dettagli dell'allestimento per lo studio dell'effetto Faraday. Le bobine sono in configurazione Helmoltz.
Si notino le polarizzazioni incrociate di trasmettitore e ricevitore. Si può studiare la dipendenza dell'angolo di rotazione dall'intensità del campo magnetico, dal tipo di ferrite usata e dalle sue dimensioni, e determinare il valore della costante di Verdet