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Ottica a Microonde

microwaves

Con l’ausilio del generatore di microonde, descritto nel post Gunnplexer & Microonde, possiamo fare facilmente degli esperimenti di “ottica” per descrivere il comportamento di queste onde elettromagnetiche da 3cm.

Riflessione di un fascio di Microonde

Con il Transceiver ed il Receiver basati su Gunnplexer è semplice verificare che anche nella banda delle radiofrequenze valgono le leggi dell’ottica geometrica, in particolare la riflessione su di una superficie piana metallica. Si verifica sperimentalmente che l’angolo di incidenza rispetto alla normale è uguale all’angolo di riflessione.

reflection

Riflessione da un Prisma

Anche nel caso delle microonde si verifica il fenomeno della rifrazione quando l’onda elettromagnetica attraversa un mezzo dielettrico. In particolare si verifica sperimentalmente la riflessione totale da parte della superfice di separazione dielettrico – aria. Come materiale dielettrico si può utilizzare della normale paraffina con la quale abbiamo modellato un prisma rettangolo.
Le immagini riportate sotto mostrano la riflessione totale, nel primo caso, e la trasmissione con riflessione nulla nel secondo caso, quando al primo prisma viene affiancato un secondo prisma in modo da eliminare l’interfaccia aria – dielettrico che costituisce la superfice riflettente.

Assorbimento di un fascio di Microonde

Una lastra metallica interposta tra Transceiver e Receiver scherma completamente il fascio di microonde ed il segnale letto sul Receiver è nullo.
Una lastra di materiale non metallico e leggero come la gommapiuma invece non assorbe la radiazione RF e influisce solo minimamente sul segnale letto sul Receiver.

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Diffrazione di un fascio di  Microonde

Con il Transceiver ed il Receiver è possibile verificare fenomeni ondulatori come la diffrazione da una singola fessura oppure l’interferenza del fascio che attraversa due fessure ravvicinate. Dato che la lunghezza d’onda delle microonde è di circa 3cm, le distanze in gioco sono dell’ordine delle decine di centimetri. Se transceiver e receiver vengono mantenuti a distanza ravvicinata siamo nel caso di campo vicino o di “Fresnel”, se invece la distanza è molto superiore alla lunghezza d’onda si usa l’approssimazione di campo lontano o di “Fraunhofer”, in questo caso è però necessario montare sui due gunnplexer delle antenna a tromba in modo da aumentare il guadagno e diminuire l’attenuazione del fascio.

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Setup per la verifica della diffrazione da due fessure
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Risultati delle misure di diffrazione

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