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