Prof.ssa Maria Grazia Napolitano Argenziano Mario Autuori Sara Burda Pavlo Calabrò Chrsitian D Avolio Deborah De Simone Simona Del Zoppo Ersilia

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1 Prof.ssa Maria Grazia Napolitano Argenziano Mario Autuori Sara Burda Pavlo Calabrò Chrsitian D Avolio Deborah De Simone Simona Del Zoppo Ersilia Francesca Federico Iovene Stefano La Cava Renato La Monaca Andrea Liccardo Benedetta Persico Fabrizio Postiglione Ilaria Russo Roberta Sepe Alessia

2 Una fibra ottica è un conduttore di luce Filamento costituito da materiali vetrosi o polimerici trasparenti alle onde, ma capace di impedire che esse vengano assorbite dalle pareti o che possano uscire da esso. Il funzionamento delle fibre ottiche si basa sul fenomeno della riflessione totale. un raggio di luce all'interno della fibra, rimane intrappolato. Esso può uscire solo laddove la fibra termina.

3 Applicazione nelle fibre ottiche La produzione delle fibre ottiche può essere divisa in tre categorie principali: 1.trasporto di immagini, 2.trasporto di luce, 3.trasporto o amplificazione di radiazione. I principali settori di applicazione delle fibre ottiche sono: Medicina: nella diagnostica per trasporto di immagini: endoscopie, artroscopie...; per interventi chirurgici per trasporto di luce o di radiazione: laser-bisturi, scioglimento placche delle arterie; Industria: per effettuare operazioni di taglio, saldatura, foratura; Fotonica: Amplificazione radiazione (Amplificatori ottici a fibra attiva), trasporto radiazione ed impieghi particolari (calcolatore ottico) Ricerca: Astronomia Telecomunicazioni: trasporto radiazione. Tra questi settori il più importante è senz altro quello delle telecomunicazioni.

4 Uso nelle telecomunicazioni Attualmente le fibre ottiche sono essenziali nell'industria delle telecomunicazioni e sono in corso ulteriori evoluzioni tecnologiche. Sono utilizzate per la trasmissione di segnali (suoni, immagini, dati digitali) a grandi distanze tutte le dorsali principali della rete telefonica e di Internet, anche intercontinentali sottomarini, Sono già in fibra ottica avendo sostituito da tempo il classico cavo in rame o di onde radio.

5 I principali vantaggi sono: la leggerezza; peso e ingombro modesto; ottima resistenza a condizioni climatiche avverse; indifferenza ai disturbi elettromagnetici (scariche ); bassa attenuazione, per la trasmissione su lunga distanza senza ripetitori; grande capacità di trasporto di informazione o velocità di trasmissione grazie all'ampissima larghezza di banda, trasmettere su una singola fibra tantissime informazioni, per esempio numerose conversazioni telefoniche della radiazione ottica. assenza di diafonia che nei collegamenti in rame (comunicazioni elettriche) è una causa ulteriore di decadimento della qualità del segnale la luce invece rimane confinata in fibra ovvero non si disperde all'esterno creando interferenza; alta resistenza elettrica, possibilità di usarle tra siti a potenziale diverso; bassa potenza dei segnali;

6 Esperienze di laboratorio Durante le esperienze in laboratorio con la collaborazione dei Professori Italo Testa e Giovanni Chiefari, abbiamo effettuato delle misurazioni in merito ai fenomeni di riflessione e rifrazione della luce.

7 La Rifrazione Secondo la legge di Snell: sen i / sen r = n r n r = n 2 / n 1 sen i / sen r = n 2 / n 1 Il rapporto tra i seni degli angoli di incidenza e rifrazione e pari al rapporto degli indici di rifrazione dei due mezzi. Inoltre essendo n = c/v n 2 /n 1 = c/v 2 : c/v 1 sen i / sen r = v 1 / v 2 Il fenomeno della rifrazione avviene quando un raggio di luce passa attraverso due mezzi con densità differente. L indice di rifrazione dei due mezzi di conseguenza sarà diverso. Misurando gli angoli con Cabrì notiamo che l angolo di rifrazione è maggiore di quello di incidenza e di conseguenza il mezzo superiore ha densità minore.

8 Riflessione Totale Esisterà un certo angolo di incidenza (angolo limite), oltre il quale si ottiene una riflessione totale. Il raggio verrà riflesso dalla superficie di separazione all interno del primo mezzo

9 Misurando gli angoli della riflessione totale, notiamo che seguono proprio le leggi della riflessione: Prima legge: Il raggio incidente, il raggio riflesso e la perpendicolare alla superficie riflettente nel punto di incidenza appartengono allo stesso piano. Seconda legge: l angolo di incidenza è uguale all angolo di riflessione.

10 Stima dell errore Come ogni misurazione diretta anche questa presenta un errore. Nel far corrispondere il raggio luminoso alla retta verde da noi. La stima dell errore dell angolo è effettuata attraverso la deviazione standard. L errore è stato stimato di 3,26 gradi.

11 La riflessione totale In natura

12 Il Miraggio Vi siete mai chiesti perché, nelle calde giornate estive, l'asfalto di un lungo rettilineo appare quasi "bagnato", come fosse la superficie di un lago? Esso si verifica quando i raggi luminosi passano da uno strato d'aria più calda a strati dove l'aria è più fredda e di densità maggiore, subendo una riflessione totale.

13 All aumentare dell altitudine l aria è costituita da "strati" di indice di rifrazione decrescente e la traiettoria del raggio passando da uno strato all altro si incurva allontanandosi dalla normale. Grazie alla riflessione totale dei raggi è possibile vedere le immagini come se fossero veramente riflesse al suolo.

14 Miraggio superiore

15 Miraggio inferiore

16 Quando i diversi effetti del miraggio inferiore e superiore si sommano, le immagini degli oggetti all'orizzonte vengono allungate verso l'alto come pinnacoli. Questo miraggio è anche chiamato fata morgana.

17 La Fata Morgana è un tipo di miraggio in cui l'immagine apparente muta velocemente forma. Viene così chiamato per la caratteristica di riprodurre il soggetto a una elevazione dal suolo, proprio come le apparizioni dell'omonimo personaggio della mitologia celtica.

18 In Italia, questo raro fenomeno è visibile nelle calde giornate estive dalla costa calabrese dello Stretto di Messina Come prima, si tratta anche qui di un effetto dovuto alla particolare distribuzione dell'indice di rifrazione della luce del sole in diversi strati d'aria.

19 Ringraziamenti A nome dell Istituto Scientifico Elio Vittorini ringraziamo la Facoltà di Fisica dell Università Federico II per l iniziativa promossa,in particolare i professori Italo Testa e Giovanni Chiefari per il tempo dedicatoci. Distinti saluti.