Kit para estudo do comportamento ondulatório da Luz com Arduino

Código de programação:

 #include <Stepper.h>  
   
 #define ECHOPIN 6              // Pin to receive echo pulse  
 #define TRIGPIN 7              // Pin to send trigger pulse   
   
 char leitura;  
 char leitura2;  
   
 const int stepsPerRevolution = 64; // passos por volta (28BYJ48)  
   
 // Pinos utilizados para a comunicacao  
 // (8 e 9 de um lado, 10 e 11 do outro)  
 Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);   
   
 int i,VLDR,;  
 float ,MVLDR,dX,componda,D,d,x,xo;  
 char leitura;  
    
 void setup ()  
 { Serial.begin(9600);  
 pinMode(A0, INPUT);//leitura do LDR  
 pinMode(12, OUTPUT);//led vermelho  
 pinMode(11, OUTPUT);//led verde  
 pinMode(10, OUTPUT);//led azul  
 pinMode(ECHOPIN, INPUT);  
 pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);  
 Serial.println("Digite I para iniciar o ponto a posição inicial de x");  
 Serial.println("Digite L para obter as leituras de posição e comprimento de onda");  
    
  // velocidade (60 RPM):  
  myStepper.setSpeed(60);  
  // initialize the serial port:  
  Serial.begin(9600);  
   
 }  
   
   
 void loop()  
    
 {  
 leitura = Serial.read();//lê o que foi digitado  
   
 if (leitura =='A') { // sentido horario  
  // rotacao em sentido horario   
  Serial.println("clockwise");   
  myStepper.step(stepsPerRevolution);  
  delay(1);  
    
  }  
    
  if (leitura =='S') { // Sentido anti-horario  
  //Agora em direcao oposta, os 200 passos  
  Serial.println("counterclockwise");  
  myStepper.step(-stepsPerRevolution);  
  delay(1);   
    
  }  
   
 VLDR=analogRead(A0);// leitura da tenção sobre o LDR entre 0 a 1023, que equivale de 0 a 5V  
 x=- //equação que transforma os passos em posição no eixo x  
 dX=x-xo; // dá a diferença entre a posição inicial e posição atual  
 dX=sqrt(dX*dX); // dá o módulo da diferença da posição  
 componda=(d*dX)/(sqrt(dX*dX+D*D)); // calcula o comprimento da onda  
   
 if(componda<450)// determina que os leds fiquem apagados para comprimentos de ondas menores que 450nm  
 {  
 digitalWrite(11,LOW);  
 digitalWrite(10,LOW);  
 digitalWrite(12,LOW);  
 }  
 if (componda>725) //desliga os leds para frequencias acima de 750nm  
 {  
 digitalWrite(11,LOW);  
 digitalWrite(10,LOW);  
 digitalWrite(12,LOW);  
 }  
    
 if (leitura == 'I')// Dá as condições iniciais quando teclar a tecla I  
 {  
 VLDR=analogRead(A0);  
 digitalWrite(TRIGPIN, LOW);          // Set the trigger pin to low for 2uS  
 delayMicroseconds(2);  
 digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);         // Send a 10uS high to trigger ranging  
 delayMicroseconds(10);  
 digitalWrite(TRIGPIN, LOW);          // Send pin low again  
 float tempo, distancia   
 tempo= pulseIn(ECHOPIN, HIGH);   
 distance= ((tempo * 340)/10000)/2;         // Distância entre o anteparo e a rede de difração  
   
 Serial.println(distance);             
 delay(50);   
 d=1687.3;//rede de difração em nm  
 xo=   
 }  
 if (leitura == 'L')//leitura dos dados  
 {  
    
 VLDR = analogRead(A0);  
 VPOT = analogRead(A1);  
 MVPOT=VPOT;  
 MVLDR=VLDR;  
    
 for (i=0;i<=100;i++)// realiza 100 medias consecutivas dos dados de entrada  
 {  
   
 VLDR = analogRead(A0);  
 MVLDR=(MVLDR+VLDR)/2;//devolve a média dos 100 valores do LDR  
 delay (20);  
 }  
    
 x=  
 dX=x-xo;  
 dX=sqrt(dX*dX);  
 componda=(d*dX)/(sqrt(dX*dX+D*D));  
 Serial.print(VLDR); //envia o valor da tenção do LDR para o tela  
 Serial.print(" ");  
 Serial.print(dX,2); // Envia o valor da distancia entre o ponto central e a primeira franja de difração para a tela  
 Serial.print(" ");  
 Serial.print(componda,2);// envia o valor do comprimento da onda para a tela  
 Serial.println ( "\t");  
   
 if (componda>=601,componda<=725)// acende o led vermelho para indicar a faixa do vermelho da franja de difração  
 {  
 digitalWrite(11,LOW);  
 digitalWrite(10,LOW);  
 digitalWrite(12,HIGH);  
 }  
   
 if (componda>=501,componda<=600)//acende o led verde para indicar a faixa do verde da franja de difração  
 {  
 digitalWrite(10,LOW);  
 digitalWrite(11,HIGH);  
 digitalWrite(12,LOW);  
 }  
   
 if (componda>=450,componda<=500)//acende o led azul para indicar a faixa do azul da franja de difração  
 {  
 digitalWrite(10,HIGH);  
 digitalWrite(11,LOW);  
 digitalWrite(12,LOW);  
 }  
 }  
 }  

Lei do inverso do quadrado da distância com Arduino

Está é a primeira parte do experimento utilizando o Arduino. Na proxíma etapa, iremos adicionar um Sensor Ultrasônico HY-SRF05. O valores medidos (distância entre o LDR e a fonte de luz e o valor da condutância) serão mostrados em uma tela LCD JHD 162A.

Objetivo:

Verificar a lei do quadrado da distância utilizando o Arduino como ferramenta de coleta de dados.

Montagem:

Programação utilizada:

   
 unsigned long tempo; // float tempo;  
 int LDR; //declara a variavel  
 float VLDR; //declara a variavel em volt  
 float ILDR; //declara a variavel em mampere  
 float RLDR; // declara variavel em kohms  
 float CLDR; // declara variavel em kohms  
 char leitura; //  
 char leitura2;  
 int i = 0; // variavel de contagem  
 float soma; // variavel que soma os valores obtidos  
   
 void setup(){  
  pinMode(A0, INPUT);  
  Serial.begin(9600);  
 }  
   
 void loop()  
 {  
    leitura=Serial.read();  
    if (leitura=='D'){  
    Serial.println ("entre com o valor da distância");  
 }  
 if (leitura =='L') { // inicia a leitura se for teclado l (ele) na Serial  
   soma = 0; ; // forca a variavel soma iniciar com o valor zero  
   i = 0; // forca a variavel i iniciar com o valor zero  
   while(i < 10){ // faz dez leituras do pino de entrada  
   tempo= millis(); // base de tempo para a coleta em microssegundos  
     
   LDR = analogRead(A0);  
   VLDR = LDR*(5.00/1024);  
   ILDR = (5.00-VLDR)/10;  
   RLDR = VLDR/ILDR;  
   CLDR = 1/RLDR;  
   soma=(soma+CLDR);  
     
   Serial.print(" LDR: ");  
   Serial.print(LDR);  
   Serial.print(" VLDR em volt: ");  
   Serial.print(VLDR,3);  
   Serial.print(" ILDR: ");  
   Serial.print(ILDR,3);  
   Serial.print(" RLDR: ");  
   Serial.print(RLDR,3);  
   Serial.print(" CLDR: ");  
   Serial.println(CLDR,5);  
   i++; // soma uma unidade na variavel i  
   delay(1);  
 }  
     float media=soma/10;  
     Serial.print("Valor Medio CLDR ");  
     Serial.println(media,5);  
 }  
   
 }  

Relatório completo:
 

Kit para estudo do comportamento ondulatório da Luz

Este kit foi resultado de um projeto desenvolvido durante o curso de física, da disciplina de Instrumentação para o Ensino de Física Moderna, no qual nos foi apresentado um método de cálculo do comprimento de onda de uma ponteira laser, com o uso de CDs como rede de difração, baseando-se na Lei de Interferência de Young.

O novo aparato foi projetado de modo que as medidas para o experimento proposto (que será exposto detalhadamente durante este manual) pudessem ser aferidas de maneira mais segura e rápida do que as obtidas nos métodos até então propostos, obtendo um erro menor e agilidade experimental. Para isso foram introduzidos novos mecanismos (que serão especificados abaixo) no experimento para que esses objetivos fossem alcançados e tornasse este kit um método experimental mais vantajoso.

Outra consideração importante no desenvolvimento deste kit é o fato de todos os materiais utilizados serem de baixo custo, e terem sido confeccionados de maneira simples, com instrumentos básicos de marcenaria, portanto sendo de fácil reprodução.

Os materiais utilizados podem ser facilmente obtidos, ou de sobras de outros experimentos ou sendo possível a aquisição, já que possuem um preço bem acessível. Utilizou-se materiais como: sobras de madeira, CDs inutilizados, um suporte metálico, pilhas, lâmpada fria, trena quebrada e uma ponteira laser.(Os materiais também serão mostrados em detalhe adiante)

Por fim, uma das características mais importantes que deve ser explorada neste experimento, é o fato de através dele podermos abordar diferentes tópicos relacionados ao comportamento ondulatório da Luz. Apesar de tratar-se especificamente de uma medida de comprimento de onda através do fenômeno da difração, que fica mais evidente, podem ser abordados diversos conceitos como: princípio de propagação retilínea da luz, refração, reflexão e outros.

Para mais informações sobre os materiais, montagem e instruções acesse o manual neste link.

Difração da Luz

Nesse novo post deixaremos disponível um roteiro prático que serve como alternativa para a sequência didática apresentada anteriormente.

Este roteiro torna-se interessante, pois mostra como podemos medir a espessura de um fio de cabelo, por exemplo. 

Deve-se levar em conta que todos os materiais utilizados também são de baixo custo, sendo uma alternativa para escolas que não possuem recursos e laboratórios de física.

Para acessar o roteiro basta clicar aqui!

Interferência de Ondas

Introdução:

Os conceitos de interferência construtiva/destrutiva serão apresentados através de simuladores, onde os alunos farão um experimento virtual que servirá de avaliação sobre o assunto.

Em outra etapa, os alunos entrarão em contato com a Lei de Young e irão demonstrá-la através de um simulador de cuba de ondas.

Material para download:

O vídeo abaixo irá auxilia-lo em uma das etapas do roteiro 1: