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Desarrollo de un sistema para el conteo de múltiples señales en coincidencia basado en tecnología FPGA Fecha: 2023-01-01Tipo de documento: ArticuloResumen:La detección de señales en coincidencia desempeña un rol importante en distintas aplicaciones tecnológicas de metrología o comunicación, y en particular en el campo de la óptica cuántica. En este sentido, la detección simultánea de dos o más fotones permite explotar las características no clásicas de la luz, las cuales se manifiestan mediante correlaciones que no son posibles en una descripción clásica. Presentamos aquí el desarrollo de módulos programables, basados en tecnología FPGA, que componen el sistema de detección y conteo de pulsos en coincidencias. La arquitectura implementada en una placa de desarrollo de la firma Xilinx, permite determinar cuándo dos o más pulsos coinciden dentro de una ventana temporal, cuyo ancho puede configurarse entre 1 y 255 ns para compensar posibles diferencias de camino. Como producto de las medidas de pulsos individuales y en coincidencias, se obtuvieron y compararon las estadísticas de detección con las predichas teóricamente. Adicionalmente, se emularon las señales correspondientes a diferentes fuentes de fotones a través de un divisor de haz, y se obtuvieron las estadísticas de fotodetección a partir de las cuales se determinó, para cada caso, la función de correlación de segundo orden g(²)(τ). The detection of temporally coincident signals plays an important role in different technological applications for metrology and communication, and particularlly, in the area of quantum optics. In this sense, the simultaneous detection of two or more photons allows one to take advantage of the non-classical features of light that manifest themselves in certain types of correlations that cannot be described classically. We present here the development of programmable modules, by using FPGA technology, which are part of the coincident pulse detection and counting system. Our implementation, in a development board from Xilinx, allows to determine when two or more pulses overlap within a temporal window, with a configurable width in the range of 1 and 255 ns to compensate for possible path differences. We obtained the photodetection statistics result of the single and coincident pulse measurements, and compared them with that predicted by a theoretical analysis. In addition, we have emulated the signals corresponding to different photon sources through a beam splitter, and obtained the photodetection statistics from which we determine, for each case, the second order correlation function g(²)(τ).Compartir:
Descarga de un sifón que contiene un fluido viscoso Autores:Devece, Eugenio Videla, Fabián Alfredo Costa, Viviana Angélica Fernández Lobo, Gonzalo Miguel Joaquín Fecha: 2023-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:En el contexto de una clase correspondiente al tema Hidrostática del segundo módulo de la asignatura Física I, se propone realizar un experimento cuya implementación consiste en un dispositivo empleado para trasvasar líquidos de un recipiente a otro. Para ensayar esta implementación se midió el caudal de descarga de una cubeta de vidrio conteniendo agua descargada a través de una manguera dispuesta en forma de “U” con un extremo sumergido en el líquido y otro libre a la atmósfera. Planteando un modelo simplificado basado en la ecuación de Bernouilli, se obtuvo una predicción de la velocidad de descarga. A partir de esa expresión se obtuvo una ecuación diferencial para la velocidad y en consecuencia para el caudal en función del tiempo. La función obtenida luego se compara con los registros experimentales observándose un apartamiento entre el modelo y el experimento. Para remediar esta situación se actuó modificando el perfil de velocidad considerando en forma fenomenológica la distribución transversal de velocidades en un tubo cilíndrico. Por otra parte se elaboró una simulación del experimento empleando el software GeoGebra esperando mejorar la comprensión de los fenómenos involucrados en la descarga y también asistir en las posibilidades de ajuste al momento de realizar comprobaciones experimentales comparando los resultados de medidas con los valores calculados con modelos menos simplificados. Además el software posee controles deslizables que permiten obtener mejores ajustes en forma ágil y así analizar las limitaciones de los modelos. Finalmente se presenta una encuesta destinada a los estudiantes que completa la evaluación del software como herramienta de aprendizaje. Esta, consulta sobre aspectos constructivos, predicción de variables de las que depende el caudal, detención del flujo y otras consideraciones.Compartir:
Aspectos cinemáticos y energéticos: oscilador armónico horizontal Fecha: 2023-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:El uso de simulaciones y de dispositivos didácticos, facilita la visualización y comprensión de los fenómenos tratados en nuestra materia, (Física I) Así, la clase destinada a Movimiento Armónico Simple (MAS) es apoyada con una simulación que hemos desarrollado enfocando aspectos cinemáticos y energéticos de este tema. El oscilador armónico horizontal consiste en un sistema masa resorte desplazando la masa en un plano horizontal sin roce. La aplicación de las leyes de Newton al sistema modelado aún como partícula,conduce a una ecuación diferencial de segundo orden cuyas soluciones permiten obtener la posición velocidad y aceleración. Las soluciones son combinaciones lineales de funciones armónicas. En el contexto de la Materia Física I de la Facultad de Ingeniería UNLP esta es la primera oportunidad en que se exploran aspectos cinemáticos y energéticos cuando actúan fuerzas variables en el tiempo. Para este cometido, se han representado por medio de simulaciones desarrolladas en Mathematica la evolución de las variables cinemáticas y energéticas y se las ha sincronizado con el movimiento también simulado de una masa conectada a un resorte. De esta forma, es posible conectar las gráficas con posiciones clave de la masa con la esperanza de mejorar la comprensión del movimiento y el balance entre energía cinética , potencial y mecánica. Una encuesta, constituye el corolario de este trabajo, y está dirigida a poner en juego la comprensión de conceptos tales como el ángulo de desfasaje, los valores de velocidad y aceleración en puntos clave etc. . Además la simulación es de por sí una herramienta de estudio, donde los alumnos pueden poner a prueba sus predicciones y afianzar sus conocimientos a través de la repetición y observación detallada ejecutada con la velocidad que necesitan para tal fin. En este sentido, la actividad suplementa la adquisición de conocimientos que permite la observación directa de experimentos reales. La encuesta permitirá también evaluar la efectividad de las simulaciones comprando respuestas contra aquellos que no realizaron simulaciones.Compartir:
Effective super-bandwidth in laser pulses Autores:Neyra, Enrique Gustavo Biasetti, Demian Arístide Vaveliuk, Pablo Torchia, Gustavo Adrián Ciappina, Marcelo F Videla, Fabián Alfredo Rebón, Lorena Fecha: 2021-01-01Tipo de documento: PreprintResumen:We present here a theoretical analysis of the interaction between an ideal two-level quantum system and a super-oscillatory pulse, like the one proposed and successfully synthesized in J. Opt. 23, 075604 (2021). As a prominent feature, these pulses present a high efficiency of the central super-oscillatory region in relation to unavoidable sidelobes. Our study shows an increase in the effective bandwidth of the pulse in the super-oscillatory region, and not only the appearance of a local frequency higher than its highest Fourier-frequency component, as in the usual description of the phenomenon of super-oscillations. Beyond introducing the concept of effective super-bandwidth, the presented results could be relevant for experimental applications and opening new perspectives for laser–matter interaction.Compartir:
Evaluación de la performance de filtros ópticos de uso oftálmico utilizando distancias Euclídeas Autores:Ratto, Gustavo Videla, Fabián Alfredo Fecha: 2021-01-01Tipo de documento: ArticuloResumen:El estilo de vida de las sociedades actuales involucra el empleo intenso de pantallas a LED. La radiación luminosa que emana de estos dispositivos posee alto contenido espectral en una región identificada como fototóxica (aproximadamente 380- 500 nm). La exposición a este tipo de radiación es en parte responsable del “estrés ocular digital” y de la alteración de los ritmos circadianos. Frente a esta situación se han sugerido un conjunto de medidas preventivas y paliativas, entre ellas el empleo de anteojos con capacidad para filtrar luz fototóxica. El presente trabajo compila, en lengua española, información relevante sobre la problemática y, mediante el uso de distancias Euclídeas, como criterio para diferenciar espectros, presenta y discute la performance de distintas lentes disponibles en el mercado con el objetivo de brindar información orientativa sobre su potencial efectividad. Se analizaron lentes transparentes y pigmentadas específicas (publicitadas como protectoras de exceso de luz azul) y pigmentadas no específicas (bajo costo). Nuestros resultados muestran que las lentes transparentes específicas ensayadas no presentan un grado de atenuación significativo en la región fototóxica. Por su parte, las lentes pigmentadas específicas poseen, en general, una muy buena atenuación mientras que las no específicas poseen una moderada capacidad de atenuación. The lifestyle of today's societies involves the intensive use of LED screens. The light radiation emanating from these devices has a high spectral content in a region identified as phototoxic (approximately 380- 500 nm). Exposure to this type of radiation is in part responsible for “digital eye strain” and the alteration of circadian rhythms. Faced with this situation, a set of preventive and palliative measures have been suggested, among them, the use of glasses with the ability to filter phototoxic light. The present work compiles, in Spanish language, relevant information on the problematic involved and, by employing Euclidean distances as criterion to differentiate spectra, presents and discusses the performance of different lenses available in the market in order to provide information as guidance on their potential effectiveness. Specific pigmented and transparent lenses (advertised as protective against excess of blue light) and non-specific pigmented (low cost) lenses were analyzed. Our results show that the specific transparent lenses tested do not present a significant degree of attenuation in the phototoxic region. On the other hand, the specific pigmented lenses generally have a very good attenuation while the non-specific ones have a moderate attenuation capacity.Compartir:
Design conditions in the middle range for implementation of integrated ring resonators in LiNbO₃ by direct laser writing Autores:Pagano, Paula Luján Presti, Damián Peyton, Roberto Ramón Videla, Fabián Alfredo Torchia, Gustavo Adrián Fecha: 2020-06-01Tipo de documento: ArticuloResumen:The aim of this work is to design an integrated optical ring resonator to be implemented in LiNbO₃ with a 2.5 mm radius and an operating wavelength of 1550 nm. Considering these ring parameters, a free spectral range of 71.54 pm and a quality factor of ∼ 5 × 10⁵ were calculated. The authors apply results to improve the implementation of femtosecond laser writing in lithium niobate crystals. As it is well-known finite difference time domain method requires large memory and time for processing circuits with large footprint (few square mm), in contrast, the beam propagation method allows to simulate large bends in a simple way. RSoft suite design tools commonly represent circles by closed polygons whose geometrical parameters are not optimised to obtain bending losses as least as possible, as suggested by coherent coupling theory. In this sense, the suitable determination of a splice angle (in this case 1.44°), shape and length for segments are key parameters in the ring design. For this purpose, an ad hoc software was implemented to overcome this drawback. In summary, a 250 sided polygon side showed a suitable coupling performance and established a new layout approach for middle range rings.Compartir:
Experiencia didáctica mediada por TIC y elementos tradicionales para el estudio del movimiento circular Fecha: 2020-04-07Tipo de documento: ResumenResumen:En este trabajo se presenta una propuesta didáctica implementada y evaluada para abordar conceptos ligados con la dinámica y cinemática circular. Como resultado de un análisis realizado sobre evaluaciones hechas en cursos introductorios de Física I, los alumnos presentan en general, dificultades en apropiarse de los conceptos ligados al movimiento circular. Con el objetivo de favorecer el entendimiento de este movimiento, docentes de Física I, han realizado actividades de diseño y desarrollo de dispositivos didácticos. En particular, en este trabajo, se propone emplear una serie de herramientas didácticas utilizando TIC y otros materiales tradicionales, así como simulaciones en el tratamiento de situaciones de dinámica circular con grado progresivo de complejidad y su posterior evaluación. El objetivo de emplear esta estrategia fue indagar sobre: a) Identificación de los agentes responsables del movimiento circular. b) Identificación del plano en donde se realiza el movimiento circular. c) El diagrama de fuerzas en la dirección radial y tangencial. La evaluación completa incluye además un problema integrador. El porcentaje de respuestas correctas fue mayor en los cursos donde fue implementada la propuesta en relación a aquellos en donde no se hizo.Compartir:
Above-threshold ionization driven by few-cycle spatially bounded inhomogeneous laser fields Autores:Rueda Suescun, Pedro Enrique Videla, Fabián Alfredo Neyra, Enrique Gustavo Pérez Hernández, José Antonio Ciappina, Marcelo F. Torchia, Gustavo Adrián Fecha: 2020-02-27Tipo de documento: ArticuloResumen:In this work, we study the main features of the photoelectrons generated when noble gas atoms are driven by spatially bounded inhomogeneous strong laser fields. These spatial inhomogeneous oscillating fields, employed to ionize and accelerate the electrons, result from the interaction between a pulsed low intensity laser and bow-tie shaped gold nanostructures. Under this excitation scheme, energy-resolved above-threshold ionization (ATI) photoelectron spectra have been simulated by solving the one-dimensional (1D) time-dependent Schrödinger equation (TDSE) within the single active electron (SAE) approximation. These quantum mechanical results are supported by their classical counterparts, obtained by the numerical integration of the Newton–Lorentz equation. By using near-infrared wavelengths (0.8–3 μm) sources, our results show that very high energetic electrons (with kinetic energies in the keV domain) can be generated, far exceeding the limits obtained by using conventional, spatially homogeneous fields. This new characteristic can be supported considering the non-recombining electrons trajectories, already reported by Neyra and coworkers (Neyra E, et al 2018 J. Opt. 20, 034002). In order to build a real representation of the spatial dependence of the plasmonic-enhanced field in an analytic function, we fit the generated ’actual’ field using two Gaussian functions. We have further analyzed and explored this plasmonicmodified ATI phenomenon in a model argon atom by using several driven wavelengths at intensities in the order of 1014 W cm−2 . Throughout our contribution we carefully scrutinize the differences between the ATI obtained using spatially homogeneous and inhomogeneous laser fields. We present the various physical origins, or correspondingly distinct physical mechanisms, for the ATI generation driven by spatially bounded inhomogeneous fields.Compartir:
Phenomenological studies of femtosecond laser ablation on optical thin films for integrated photonics Autores:Peyton, Roberto Ramón Guarepi, Valentín Luis Videla, Fabián Alfredo Torchia, Gustavo Adrián Fecha: 2020-01-01Tipo de documento: PreprintResumen:In this work, we present a well-supported procedure to fabricate ridge optical waveguides onto thin films of PLZT by femtosecond laser ablation. To achieve smooth-guiding structures that guarantee good optical performance we have studied the characteristics of ablation threshold for different kinematic conditions of fs laser machining and we have also explored the different ablation regimens for several fluences reached. Furthermore, we characterized the morphology and roughness of ridge waveguides through a modal analysis of scattering loss for waveguides conducted by single and multiple scans. An innovative phenomenological model that describes the sidewall roughness to process parameters is proposed in this paper. With this approach, it is possible to extend the manufacturing method of smooth-guiding structures to many optical thin films by fs micromachining, so as to create integrated photonics devices that can be addressed to different technological applications.Compartir:
Desarrollo de experiencias para la enseñanza y difusión de la Óptica con impresión 3D Autores:Peyton, Roberto Ramón Presti, Damián A. Martínez Valdiviezo, Jeffry H. Videla, Fabián Alfredo Torchia, Gustavo Adrián Fecha: 2020-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:En este trabajo se presentan tres experiencias desarrolladas con la tecnología de impresión 3D para la enseñanza y difusión de la Óptica. En particular, se planificaron, diseñaron e implementaron actividades que abordan los conceptos de polarización de la luz, los fenómenos de reflexión y refracción en una interfaz y la percepción del color. En cada caso se detalla la metodología utilizada en la planificación, profundizando sobre el diseño y la descripción de la experiencia. La documentación necesaria para llevar a cabo las practicas, guías experimentales, modelos 3D y manuales de armado, se encuentran disponibles en un espacio web de acceso libre y gratuito. El uso de la impresión 3D es un recurso tecnológico apropiado para desarrollar nuevas aptitudes en el proceso de aprendizaje y criterios pedagógicos. Por otra parte la realización de experiencias de laboratorio desarrolla actitudes inclusivas, desde un enfoque participativo. Esta metodología puede extenderse y adecuarse a otras disciplinas, como así también aplicarse concretamente en las instituciones locales de enseñanza. In this work, we present three experiences developed with 3D printing technology for teaching in Optics. These activities were planned, designed, and implemented to go deeper into knowledge about light polarization, reflection and refraction phenomena, and colour perception. The planning methodology is also detailed, in particular, the design and description of the activity. Experimental guides, 3D models and assembly manuals are available in a free and freely accessible web space. In summary, we demonstrate that the 3D printing can be used as a technological, inclusive and pedagogical resource for teaching. This methodology can be extended and adapted to other disciplines, as well as applied locally in educational institutions.Compartir:
Optical fiber ring resonator as a high-resolution spectrometer: characterization and applications with single line diode lasers Fecha: 2018-05-01Tipo de documento: ArticuloResumen:An optical fiber ring resonator (OFRR), a wavelength sensor for testing a single-mode laser system in a wide range of temperature, is presented. We will show that it is possible to calibrate, in relative form, a scale ofwavelength, to determine, accurately enough, a thermally induced laser detuning, using the free spectral range of an OFRR. The optical circuit was constructed using 2 × 2 (50/50) optical fiber coupler obtaining an OFRR of10-cm ring radius. A single-mode diode laser system has been launched into the OFRR, and different experiments have been performed. We tested the OFRR performance, considering fluctuations in the laser wavelengthcaused by small temperature instabilities, measuring the output intensity from the ring resonator. Theoretical simulations and experimental results were in agreement with the expected behavior. Furthermore, OFRR systemscan be used as an excellent control tool to test the wavelength stability for a narrowband laser diode and act as a part of a control system.Compartir:
Aplicaciones tecnológicas inspiradas en el dispositivo de Venturi: Un pretexto para visitar la ecuación de Bernoulli Fecha: 2018-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:Muchos dispositivos industriales aplican el dispositivo de Venturi, así, su comprensión desde el punto de vista físico resulta indispensable como saber básico en las carreas de ingeniería. En este trabajo se han recopilado algunas de las dificultades habituales experimentadas por los alumnos a la hora de resolver situaciones que pueden modelarse aplicando la ecuación de Bernoulli. Para fundamentar este abordaje, se presenta el marco teórico indispensable para precisar las variables puestas en juego y su relación. Las predicciones efectuadas en este marco sobre el comportamiento del dispositivo se reinterpretarán en la clase incorporando mostraciones basadas en equipos de desarrollo local y un software de simulación libre. Para motivar a los alumnos se ejemplificaron variados usos de los dispositivos de Venturi mostrando la atrayente oferta de soluciones aplicadas en el ámbito industrial. La evaluación de un problema convencional permitió analizar su desempeño apreciándose mejoras respecto de aquellos alumnos que no recibieron este tratamiento del tema. No obstante, surgen dudas sobre si las soluciones planteadas son acertadas fruto de su comprensión sobre la física involucrada o de un manejo mecánico de las ecuaciones. Para superar esta incertidumbre se propone una evaluación con situaciones que ponen en juego conocimientos más conceptuales. Many industrial devices apply the Venturi device, thus, its understanding from the physical point of view is indispensable as basic knowledge in engineering tasks. In this paper we have compiled some of the habitual difficulties experienced by students when solving situations that can be modeled by applying the Bernoulli equation. In order to support this approach, the indispensable theoretical framework is presented to specify the variables put into play and their relationship. The predictions made in this framework on the behavior of the device will be reinterpreted in the class incorporating demonstrations based on local development equipment and free simulation software. To motivate the students, various uses of Venturi devices were exemplified by showing the attractive offer of solutions applied in the industrial field. The evaluation of a conventional problem allowed to analyze its performance, appreciating improvements with respect to those students who did not receive this treatment of the topic. Even so, doubts arise as to whether the proposed solutions are correct due to their understanding of the physics involved or of the mechanical handling of the equations. To overcome this uncertainty, an evaluation is proposed with situations that put into play more conceptual knowledge.Compartir:
Movimiento circular: una propuesta didáctica mediada por TIC basada en mostraciones y simulaciones Fecha: 2018-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:En este trabajo se presenta una serie de herramientas didácticas con grado progresivo de complejidad enfocadas en el estudio del movimiento circular. En el estudio de este movimiento se pueden identificar algunas causas elementales que generan conceptos equivocados. Entre ellas podemos identificar: Dificultades en el empleo del lenguaje (fuerza centrífuga, fuerza centrípeta), dificultades en la comprensión del abordaje matemático de la situación ya que se incorporan operaciones vectoriales y en consecuencia representación de las variables en 3 dimensiones, dificultades en la comprensión de la física aplicada para la resolución del problema (identificación de los agentes actuantes). Luego de haber discutido el modelo que describe el movimiento circular se pondrán en juego el grado de comprensión del tema a través de mostraciones con grado de complejidad creciente. Estas mostraciones se realizan con dispositivos diseñados en la cátedra de fácil adquisición en el mercado local, obteniendo las magnitudes más relevantes a través de TIC. Se pretende generar aparentes contradicciones entre el marco teórico y la experiencia motivando así a los alumnos a profundizar el grado real de las destrezas adquiridas para resolver problemas relativos al tema.Compartir:
High-order harmonic generation driven by chirped laser pulses induced by linear and non linear phenomena Autores:Neyra, Enrique Gustavo Videla, Fabián Alfredo Pérez Hernández, Jose Antonio Ciappina, Marcelo F. Roso, Luis Torchia, Gustavo Adrián Fecha: 2016-11-17Tipo de documento: ArticuloResumen:We present a theoretical study of high-order harmonic generation (HHG) driven by; ultrashort optical pulses with different kind of chirps. The goal of the present work is; to perform a detailed study to clarify the relevant parameters in the chirped pulses to; achieve a noticeable cut-off extensions in HHG. These chirped pulses are generated using; both linear and nonlinear dispersive media. The description of the physical mechanisms; origin responsible for this extension is, however, not usually reported with enough detail; in the literature. The study of the behaviour of the harmonic cut-off with this kind of; pulses is carried out in the classical context, by the integration of the Newton-Lorentz; equation complemented with the quantum approach, based on the integration of the time; dependent Schrodinger equation in full dimensions (TDSE-3D).Compartir:
El empleo de las TIC para validar los modelos teóricos en el estudio del movimiento de rototraslación Fecha: 2015-11-01Tipo de documento: ArticuloResumen:En este trabajo se presenta una experiencia didáctica de aula que articula actividades teóricas, prácticas y experimentales para abordar el movimiento de rototraslación de un cuerpo rígido. Se emplean TIC combinadas con elementos tradicionales para el tratamiento del tema. El uso de estos instrumentos favorece la participación activa de los estudiantes y los ayuda en el entendimiento conceptual de las ciencias. El análisis de los resultados adquiridos por computadora permite, de manera casi instantánea, contrastar los resultados de la experiencia con los resultados teóricos, dando validez al modelo físico y en consecuencia refuerza la incorporación del concepto utilizado. La implementación de esta experiencia ha dado resultados positivos y fue estudiada por medio de encuestas y a través de las evaluaciones de acreditación del curso. In this work it is presented a didactic experience in the class room. The same articulate different activities: theoretical, practical and experimental to deal with the roto-translation movement in a rigid body. In this approach, it has been employed ICT combined with traditional devices. The use of these instruments gets to improve the active participation of students, in turn help them to better understand concepts relatives to science. By mean of the results analysis acquired by computer it is possible almost instantaneously perform the contrast amongst the theoretical and experimental results. This fact has a double effect: first validate the physical model and second gets enhance the incorporation of the concept used. The implementation of this experience has positives outcomes and was studied by mean of surveys and accredited midterm examinations.Compartir:
Tratamiento del movimiento de rototraslación de un cuerpo rígido haciendo uso integrado de TIC´s y elementos tradicionales Autores:Pereyra, E. Devece, Eugenio Torroba, Patricia Laura Gallego Sagastume, Juana Inés Videla, Fabián Alfredo Fecha: 2015-01-01Tipo de documento: ResumenResumen:En el marco de un proceso de revisión y renovación en la manera de abordar los contenidos de la asignatura Física I de las carreras de Ingeniería, se presenta una actividad vinculada con el movimiento de rototraslación de un cuerpo rígido. Se propone una tarea de articulación de actividades teórico-prácticas-experimentales que contempla metodologías y contenidos, para favorecer la adquisición de actitudes, aptitudes y competencias requeridas en la formación integral del futuro profesional de la ingeniería. La experiencia se desarrolla en el aula y consiste en liberar dos cuerpos desde la parte superior de un plano inclinado, (un cilindro y un aro, ambos tienen igual masa y radio). Previamente, a la realización de la práctica, se les pide a los alumnos que hagan una predicción sobre cuál de los dos cuerpos suponen que llega primero a la base del plano. Se trabaja en pequeños grupos de alumnos, generando la discusión entre pares y ejercitando habilidades como la observación, la elaboración de hipótesis y la adquisición de criterios para su validación. Se realiza la experiencia y se contrasta el resultado experimental con las predicciones realizadas. Los estudiantes deben justificar el resultado de la experiencia modelando correctamente el sistema físico y con el uso de las leyes de Newton. Como resultado del análisis obtienen las aceleraciones de los cuerpos y de qué variables dependen. Se incluye en el tratamiento una comparación entre el modelo de cuerpo rígido y el de partícula, desde el punto de vista teórico y experimental con el empleo de sensores de posición. La toma de datos en tiempo real favorece la validación que el análisis teórico predice sobre el comportamiento de un sistema. A continuación se utiliza un video de la experiencia realizada y con el uso del software Logger-Pro se obtiene una representación de la posición del cuerpo en función del tiempo. A partir de ésta, se obtiene la aceleración y puede ser contrastada en cada situación, permitiendo validar el modelo físico y reforzar los conceptos involucrados en el tema. En esta experiencia se busca incentivar al estudiante para que desarrolle competencias tales como: el trabajo colaborativo, la interpretación de gráficos, la identificación de las variables relevantes, el tratamiento de incertezas. El análisis de estas situaciones se completa con una reflexión sobre los límites de validez de las expresiones operativas utilizadas y la necesidad de expresar claramente las aproximaciones y suposiciones que se realizan en el momento en que los estudiantes resuelven problemas prácticos o de laboratorio. Las actividades formativas articuladas, se ven reflejadas en los resultados positivos de las evaluaciones de acreditación del curso y en las encuestas realizadas.Compartir:
El uso de videojuegos en un laboratorio de Física Autores:Gallego Sagastume, Juana Inés Devece, Eugenio Torroba, Patricia Laura Videla, Fabián Alfredo Fecha: 2013-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:En las clases de la Cátedra de Física I de la Facultad de Ingeniería, UNLP, se utilizan con frecuencia videos y TIC's, para ilustrar fenómenos físicos y las leyes que los rigen. En el presente trabajo, se propone el empleo de un popular juego llamado Angry Birds® en el diseño de una práctica de laboratorio para el tratamiento de la conservación de la cantidad de movimiento de un sistema físico modelado como sistema de partículas. En esta actividad se utilizan TIC's, que contienen programas de toma, análisis y procesamiento de datos y el popular juego. En relación al impacto de este recurso, se realizó una encuesta previa y una posterior a la experiencia. Ambas encuestas contienen una selección de preguntas cualitativas y cuantitativas, destinadas tanto a facilitar la comprensión de los conceptos físicos asociados con la conservación de la cantidad de movimiento como a evaluar el progreso en la incorporación de los conceptos abordados, luego de realizar el laboratorio. Por último, se analizan los resultados obtenidos en las encuestas. Estos indicarían que el empleo de este juego resultaría beneficioso para lograr los objetivos propuestos.Compartir:
Plasmon Spectroscopy for Subnanometric Copper Particles: Dielectric Function and Core–Shell Sizing Autores:Santillán, Jesica María José Videla, Fabián Alfredo Scaffardi, Lucía Beatriz Schinca, Daniel Carlos Fecha: 2012-06-07Tipo de documento: ArticuloResumen:In the last years, there has been a growing interest in the study of transition metal nanoparticles (Nps) due to their potential applications in several fields of science and technology. In particular, their optical properties are governed by the characteristics of the dielectric function of the metal, its size and environment. This work analyses the separated contribution of free and bound electrons on the optical properties of copper Nps. Usually, the contribution of free electrons to the dielectric function is corrected for particle size through the modification of the damping constant, which is changed as usual introducing a term inversely proportional to the particle’s radius to account for the extra collisions with the boundary when the size approaches the electronic mean free path limit (about 10 nm). For bound electron contribution, the interband transitions from the d-band to the conduction band are considered together with the fact that the electronic density of states in the conduction band must be made size-dependent to account for the larger spacing between electronic energy levels as the particle decreases in size below 2 nm. Taking into account these specific modifications of free and bound electron contributions to the dielectric function, it was possible to fit the bulk complex dielectric function, and consequently, determine optical parameters and band energy values such as the coefficient for bound electron contribution Qbulk = 2 × 1024, gap energy Eg = 1.95 eV, Fermi energy EF = 2.15 eV, and damping constant for bound electrons γb = 1.15 × 1014 Hz. With both size-dependent contributions to the dielectric function, extinction spectra of copper Nps in the subnanometer radius range can be calculated using Mie’s theory and its behaviour with size can be analysed. These studies are applied to fit experimental extinction spectra of very small spherical core–shell Cu–Cu2O Nps generated by ultrafast laser ablation of a solid target in water. Theoretical calculations for subnanometric core radius are in excellent agreement with experimental results obtained from core–shell colloidal Nps. From the fitting, it is possible determining core radius and shell thickness of the Nps, showing that optical extinction spectroscopy is a good complementary technique to standard high-resolution electron microscopy for sizing spherical nanometric-subnanometric Nps.Compartir:
Analysis of Winds Affecting Air Pollutant Transport at La Plata, Argentina Autores:Ratto, Gustavo Maronna, Ricardo Antonio Repossi, Patricia Videla, Fabián Alfredo Nico, Andrés Reyna Almandos, Jorge Guillermo Fecha: 2012-01-01Tipo de documento: ArticuloResumen:An hourly wind analysis for the populated area of La Plata city (with high industrial, power station and vehicular activi-ties) is presented and discussed. Euclidean distance and minimum covariance determinant (a robust correlation coeffi-cient) are employed, as similarity approaches, in order to compare observed wind direction frequency patterns at two monitoring sites during 1998-2003. A preliminary assessment of two sectors, namely Sector 1 (NNW-N-NNE-NE) and Sector 2 (ENE-E-ESE), relevant for the transport of industrial air pollutants towards population exposed, is discussed taking variances into account and employing a locally weighted smoothing approach (LOESS). Both similarity ap-proaches allowed gain insight of wind patterns. The distance approach showed good similarity between sites while the correlation approach showed an uneven picture depending on the wind direction. Most of the differences are explained in terms of the sea-land breeze effect but also differences in terrain roughness and data quality are taken into account. Winds from sectors 1 or 2 (analyzed during 1998-2009) may occur more than 50% of the time, most of the differences regarding the influence of the day and the season on these sectors are attributable to sea-land breeze phenomena. The LOESS proved to be appropriate to analyze the stability with time of both sectors and to discard possible remaining patterns; results are in accordance with studies that assess the interannual variability for different variables in La Plata river area. The robust correlation coefficient revealed, as an example, the linear character of dependence between winds from sector 2 and sulfur dioxide concentrations. Wind velocities and calms are also discussed.Compartir:
Calm analysis using a robust method Autores:Ratto, Gustavo Videla, Fabián Alfredo Maronna, Ricardo Antonio Reyna Almandos, Jorge Guillermo Fecha: 2012-01-01Tipo de documento: Objeto de conferenciaResumen:La Plata city and surroundings (Argentina) -around 800 000 inhabitants- possesses high industrial activity and intense vehicular traffic but there is no governmental air pollution network and basic meteorological parameters have been scarcely studied. This paper focuses on wind calm structure and wind patterns after the end of calms in order to assess the potential accumulation and fate of released airborne pollutants. A robust correlation method using an M-estimator is employed to compare seasonal observations at three monitoring sites located in key parts of the city covering 1995- 2006. Results show that calms are on average 14.7% in summer, 19.1% in autumn, 12.8% in winter and 11.6% in spring. The three sites under study were highly correlated indicating a generalized calm pattern for the city and surroundings. The robust coefficient allows inferring the lineal character of dependence among observations at the three sites. Calm structure revealed that approximately 50.6 % of the calms lasted 1 hour while calms lasting 5 hours or less constitute around 90% of calm occurrences. Calms lasting two hours or more are more probably to occur during wee and evening hours indicating when the accumulation of released air pollutants is likely to happen. Wind roses named "outgoing of calm wind roses" (time consuming to estimate) showed the wind direction patterns more probable to occur after a calm. Overall correlations between seasonal averaged wind roses and those corresponding to the outgoing of calms showed strong linear correlation for all the seasons. This allows concluding that winds after calms may be well represented by their corresponding seasonal averaged patterns (easy to compute).Compartir:
Desarrollo de técnicas de espectroscopía de scattering óptico y de resonancia plasmónica para la determinación de tamaño de micro y nanopartículas Autores:Videla, Fabián Alfredo Fecha: 2011-01-01Tipo de documento: Tesis de doctoradoResumen:Esta tesis trata fundamentalmente sobre el desarrollo de técnicas ópticas útiles en la determinación del tamaño de partículas tanto dieléctricas en el rango micrométrico como metálicas en el rango nanométrico. Dichas técnicas están basadas en el análisis espectroscópico de la radiación interactuante con el material particulado. Para el caso de partículas dieléctricas se implementó la llamada espectroscopía de retrodispersión, mientras que para partículas metálicas se recurre a la espectroscopía de resonancia de plasmones. Las propiedades de las nanopartículas se diferencian notablemente de su comportamiento como material volumétrico (bulk). La Ingeniería y la Física Aplicada están trabajando actualmente en forma interdisciplinaria para el estudio y desarrollo de materiales nanoestructurados con propiedades novedosas que puedan ser diseñados y funcionalizados para aplicaciones específicas. Se han obtenido resultados empleado la transformada de Fourier para la determinación de tamaño de partículas dieléctricas en suspensiones mono y multimodales resultando un método relativamente sencillo. El rango de tamaños de partículas abarcado ha sido desde el micrómetro hasta 60 micrómetros dependiendo la región del espectro electromagnético utilizada. Se discuten los principales mecanismos involucrados en la fabricación y fragmentación de partículas metálicas de oro utilizando pulsos láser ultracortos, algunos de ellos son: modificación del espectro irradiado debido a efectos no lineales en el medio donde se sumerge la muestra (parámetro de Keldish). y formación del espectro supercontinuo debido a efectos no lineales. Como métodos para funcionalización se presentan resultados empleando fluencia controlada. Se examinan los efectos del supercontinuo en el proceso de fragmentación aplicando fluencias bajas. El supercontinuo fue generado externamente en un cristal de zafiro y en agua. El cambio más grande fue obtenido para 0.855 J/cm2 de fluencia aplicadas al agua, pues el pico del plasmón pasó a estar en 521 nm. respecto del pico de la solución inicial ubicado en 531 nm. También se han diseñado procedimientos para la funcionalización de partículas metálicas núcleo cubierta utilizando distintas fluencias. Se analiza la extinción óptica de las suspensiones coloidales de Nps de Ag generadas usando un amplio rango de fluencias (60 J/cm2, 160 J/cm2, 800 J/cm2 y 1000 J/cm2) para caracterizar el tamaño del núcleo y espesores de la cubierta, observándose como resultado cambios en la posición del pico de extinción del plasmón de acuerdo a los distintos espesores de la cubierta. En estos casos para obtener la extinción se han utilizado expresiones de la aproximación electrostática para partículas Por último se han analizado reflectancias de films delgados.Se propone un nuevo método híbrido para medida de espesores en multicapas basado en las propiedades ópticas de la resonanacia de plasmones superficiales y del modo acoplado de guia de onda óptica.Por medio de la simulación de la reflectancia para sistemas multicapa constituidos por plata y óxido de plata se han obtenido parámetros caracteristicos que dependen sensiblemente de los espesores y en consecuencia hacen posible la medida.Compartir:
Visible and near-infrared backscattering spectroscopy for sizing spherical microparticles Fecha: 2007-01-01Tipo de documento: ArticuloResumen:Scattering is a useful tool for the determination of particle size in solution. In particular, spectroscopic analysis of backscattering renders the possibility of a simplified experimental setup and direct data processing using Mie theory. We show that a simple technique based on near-infrared (NIR) backscattering spectroscopy together with the development of the corresponding algorithm based on Fourier transform (FT) and Mie theory are a powerful tool for sizing microparticles in the range from 8 to 60 microm diameter. There are three wavelength intervals in the NIR, within which different diameter ranges were analyzed. In each one, the FT yields a coarse diameter value with an uncertainty dependent on the wavelength range. A more accurate value is obtained by further applying cross correlation between experimental and theoretical spectra. This latter step reduces the uncertainty in diameter determination between 30% and 40%, depending on wavelength interval and particle diameter. These results extend previous information on visible backscattering spectroscopy applied to sizing microparticles in the range between 1 and 24 mum diameter. This technique could be the basis for the construction of a portable and practical instrument.Compartir:
Alternative method for concentration retrieval in differential optical absorption spectroscopy atmospheric gas pollutant measurements Fecha: 2003-06-01Tipo de documento: ArticuloResumen:Differential optical absorption spectroscopy is a widely used technique for open-column atmospheric-gas pollution monitoring. The concentration retrieval is based on the fitting of the measured differential absorbance through the Lambert-Beer law. We present an alternative method for calculating the gas concentration on the basis of the proportionality between differential absorbance and differential absorption cross section of the gas under study. The method can be used on its own for single-component analysis or as a complement to the standard technique in multicomponent cases. The performance of the method for the case of cross interference between two gases is analyzed. The procedure can be used with differential absorption cross sections measured in the laboratory or taken from the literature. In addition, the method provides a criterion to discriminate against different species having absorption features in the same wavelength range.Compartir: