Um disco compacto armazena dados como uma espiral de microscópicos pits (reentrâncias) e lands (áreas planas) moldados em um substrato de policarbonato. Um laser semicondutor de 780 nm os lê detectando mudanças na luz refletida. Aqui está a física, passo a passo.
Estrutura do Disco (Base para Topo)
- Substrato de policarbonato (1,2 mm) — transparente, moldado com trilha espiral.
- Camada refletiva — alumínio depositado a vácuo (ou liga ouro/prata).
- Laca protetora — acrílico curado UV, ~10 µm.
- Impressão do rótulo — serigrafia/offset impressa no lado da laca.
Processo de Leitura (Velocidade Linear Constante — CLV)
- Motor do fuso gira o disco: 500 RPM (interno) → 200 RPM (externo) para manter velocidade linear constante de 1,2–1,4 m/s.
- Diodo laser emite feixe 780 nm → colimador → divisor de feixe polarizador → lente objetiva (NA 0,45–0,5) foca em ponto de ~1,7 µm na camada refletiva através do policarbonato.
- Servo de foco (método astigmático) mantém ponto nítido; servo de rastreamento (três feixes ou push-pull) mantém ponto centralizado na trilha.
- Interação pit/land:
- Land: Reflexão espelhada → alta intensidade no fotodiodo.
- Pit: Profundidade = λ/4 (≈195 nm). Luz reflete do fundo do pit e land adjacente → interferência destrutiva → intensidade cai ~50%.
- Fotodetector (fotodiodo quadrante) converte intensidade → corrente (Isum = sinal RF).
- Amplificador RF → Demodulador EFM (Modulação Oito-para-Quatorze) → Correção de erro CIRC (Reed-Solomon) → dados do usuário (áudio, arquivos).
Parâmetros-Chave
- Passo da trilha: 1,6 µm.
- Comprimento do pit: 0,9–3,3 µm (3T–11T run-length limitado).
- Taxa de dados (1×): 150 KB/s (áudio) / 176,4 KB/s (bruto).
- Capacidade: 650 MB (74 min) / 700 MB (80 min).
Por Que Funciona
- Leitura óptica = sem desgaste por contato.
- Correção de erro (CIRC) corrige erros em rajada até 4 mm (2.500 bits).
- Redundância: Entrelçamento cruzado espalha frames adjacentes.
CDs foram o primeiro armazenamento digital de consumo a combinar alta densidade, baixo custo e durabilidade — permitindo a revolução de música, software e dados dos anos 1990.
