Informe de trabajo especial:
MICRÓFONO
UTILIZANDO
LÁSER
Integrantes:
Ferreyra, María Florencia
Giménez, Claudio
Morales, María Victoria
Introducción
Este trabajo se basa en el efecto foto-acústico, descubierto por el científico e inventor inglés
Alexander Graham Bell, a quien también se le atribuye la invención del teléfono y otros
estudios menores, entre otros, un aparato para limitar los efectos de la sordera.
El efecto fotoacústico se basa en la detección ultra-sensible de ondas acústicas producidas
como respuesta a la absorción modulada de radiación óptica por parte de la materia en
estudio y a través de la transformación, por lo menos en parte, de la energía de excitación
en energía cinética. Esta transformación genera toda una familia de fenómenos fototérmicos
que pueden ser detectados por otras vías además de la acústica, como la óptica, la piroeléctrica o la piezo-eléctrica, mecanismos que señalan distintos procesos para la
investigación científica de propiedades de los
Desarrollo del trabajo
Los materiales a utilizar fueron:
Transformador
Fotodiodo
Amplificador
Parlantes
Vidrio de espesor 2 mm de 40 x 40 cm
Láser
Para realizar el micrófono en cuestión, hicimos incidir la luz (en dirección distinta de la
normal) del láser en el vidrio, atrás del cual se encontraba una fuente sonora. Las ondas
emitidas por esta fuente que llegaban al vidrio producían una expansión y una
contracción de éste, es decir el material adquiría una cierta curvatura según la
presión que se ejercían entre sí las moléculas. Ello llevaba a que el rayo reflejado al
otro lado del vidrio convergiera o divergiera y que esto fuera captado por el
fotodiodo de nuestro circuito.
El fotodiodo actuaba como celda fotovoltaica, es decir, en ausencia de luz exterior
generaba una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo de nuestra fuente y el
negativo en el cátodo (polarización inversa), con lo que se produjo una pequeña diferencia
de potencial y, por ende, una cierta circulación de corriente cuando fue excitado por la luz
reflejada. Ésta corriente se distribuía por un circuito alimentado con , aproximadamente,
una tensión de 4.5 volts de corriente contínua. Aquí entraba en juego el transformador:
muchos circuitos, como el de nuestra experiencia, necesitan para su funcionamiento, una
alimentación de corriente continua (C.C.), pero lo que normalmente se encuentra es
alimentación de corriente alterna (C.A.), como la que llega a nuestros hogares y,
obviamente, al laboratorio en el que trabajamos. La explicación de ello radica en el tipo de
elementos circuitales que se tienen: por ejemplo, si se utiliza (C.C.), un simple cable
conductor de cobre puede convertirse en una inductancia, obteniendo así efectos no
deseados o nuestro fotodiodo podría actuar como un cortocircuito.
Para lograr obtener corriente continua, la entrada de corriente alterna (la toma en la pared
que todos conocemos) debía seguir un proceso de conversión como el que observa en el
siguiente diagrama:
También se muestran las formas de onda esperadas al inicio (Entrada en A.C.), al final
(Salida en C.C.) y entre cada uno de ellos.
La señal de entrada, que va al primario (primer bobinaje) del transformador, es una onda
senoidal cuya amplitud depende del lugar en donde vivimos (220 volts C.A.) ,El
rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua pulsante. El
filtro; formado por uno o más capacitores, “alisa o aplana” la onda anterior eliminando el
componente de corriente alterna (c.a.) que entregó el rectificador. El regulador recibe la
señal proveniente del filtro y entrega una tensión constante sin importar las variaciones en
la carga o del voltaje de alimentación
Todos estos elementos se encontraban dentro de lo que burdamente llamamos
transformador ( sin embargo este no es más que otro componente del aparato con el que
trabajamos), bajando la tensión de 220 v a 4,5 v. El circuito anteriormente nombrado se
encontraba conectado a unos parlantes que ya contenían en su interior un amplificador. De
esta manera, a partir de la corriente que llegaba a ellos se obtenía una onda sonora que
transmitía el mismo mensaje que la fuente de sonido que se encontraba al otro lado del
vidrio.
El tamaño del vidrio utilizado en este trabajo produjo que nos limitáramos a escuchar solo
débiles sonidos, pues la curvatura de él obviamente no era lo suficientemente grande.
Colocamos un preamplificador para intentar solucionar el problema pero sólo se logró
aumentar el ruido en los parlantes. El problema quizás radicó en la complejidad del tipo de
pre que se usó: para quien desee realizar la experiencia recomendamos utilizar uno
sencillo hecho con un transistor y cuatro resistencias!!
Conclusiones
Se han cumplido los objetivos en este trabajo admitiendo, igualmente, que nuestra
principal fuente de error fue haber utilizado vidrio como material reflector y que el
problema no provenía del circuito.
En el siguiente enlace se encuentra la filmación de la experiencia:
http://200.69.243.217/forok/fisica/morales.mpg