INSTITUTO TECNOLGICO DE MORELIA

INSTITUTO TECNOLGICO DE MORELIA

SUBDIRECCIN ACADMICA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y COMPUTACIN

Fenmenos pticos

Fsica para Informtica

Yareli Yazmn Durn Garca14121259Ingeniera en Informtica

PROFESOR:ING. LUIS ENRIQUE TAPIA COLIN

MORELIA, MICHOACN 1 de junio de 2015

Yareli Yazmn Durn Garca14121259Ingeniera en Informtica

ContenidoIntroduccin4Teora de la naturaleza de la luz7Teora Corpuscular7Teora Ondulatoria7Teora Electromagntica8Teora de los Cuantos9Mecnica Ondulatoria9Reflexin y refraccin de la luz10Reflexin10Refraccin11Dispersin y polarizacin de la luz13Dispersin de la luz13Polarizacin de la luz14Lentes cncavos y convexos17Fibra ptica19Caractersticas19Funcionamiento20Tipos22Fibra multimodo22Fibra monomodo23Conclusiones24Bibliografa26

Introduccin

Aprender el saber propuesto por las ciencias en relacin a fenmenos pticos, como la visin de los objetos y la formacin y visin de las imgenes, presenta una alta complejidad, tal como lo han dejado en evidencia distintos autores que hallaron que pese a la enseanza formal, alumno de distintas edades y formacin acadmica tienden a usar ideas intuitivas para explicar dichos fenmenos.Esta dificultad vendra dada por las diferencias sustanciales que existe entre la forma en que cotidianamente se interpretan y explican los fenmenos y las concepciones cientficas. As, desde el conocimiento cientfico se concibe que para ver directamente un objeto, la luz reflejada por l debe incidir en el sistema visual y, a partir de procesos fsicos, qumicos y biolgicos, estimular selectivamente las clulas fotosensibles, lo que desencadena complejas reacciones qumicas que conducen a la emisin de estmulos nerviosos. Los pulsos elctricos llegan al cerebro donde mediante un procesamiento neurocognitivo de esa informacin se genera la representacin de lo que vemos. En relacin a la formacin de las imgenes desde la ciencia se explica que la luz proveniente de cada punto del objeto se desva por reflexin o refraccin de tal forma que converge hacia o parece divergir desde un punto llamado punto imagen. As, si la luz que estimula el sistema visual proviene directamente del objeto, se vera dicho objeto pero si ingresa al sistema visual luego de ser direccionada por reflexin o refraccin podemos percibir su imagen. Desde el conocimiento cotidiano, en tanto, se explica simplemente que vemos porque con los ojos miramos hacia el objeto a ver y que las lentes, por sus caractersticas, pueden crear o proyectar la imagen del objeto cambiando su tamao y/u orientacin. Subyace a estas ideas una concepcin holstica de cmo se propaga la imagen y un modelo implcito de imgenes viajeras a partir del cual las imgenes son concebidas como figuras completas emitidas por los objetos luminosos (con iguales caractersticas que el objeto) que tienen las propiedades de un objeto que se propaga y se pega a la pantalla cuando la encuentra. Tambin estas ideas revelan una falta de compresin del rol de la lente en la formacin de la imagen, una concepcin pasiva del ojo del observador, una concepcin activa de la pantalla de observacin en tanto su posicin fija la ubicacin de la imagen. Las diferencias entre estos modos de explicar los fenmenos (intuitiva y cientfica) exceden lo conceptual ya que tienen races ms profundas relacionadas con la forma en que se interpreta, concibe y explica el mundo y los fenmenos que suceden en l. La perspectiva terica que adoptamos aqu implica concebir al conocimiento cientfico y al conocimiento intuitivo como dos modos de conocer, dos maneras sustancialmente distintas de ver e interpretar el mundo, que presentan caractersticas implcitas diferentes. Estas diferencias estaran relacionadas no slo con el modelo explicativo, la idea, la concepcin usada, sino tambin con los principios conceptuales, ontolgicos y epistemolgicos que caracterizan a cada manera de conocer. Seran estos principios los que guan de forma implcita la manera en que se interpretan y conciben en cada contexto los distintos fenmenos, como as tambin los modos de razonar que se activan al momento de elaborar una explicacin. Desde esta perspectiva aprender el saber de las ciencias en relacin a los fenmenos pticos implicara: Superar paulatinamente el realismo ingenuo (principio epistemolgico subyacente al saber intuitivo), para llegar a relacionar las ideas intuitivas con las cientficas, reconocindolas como distintas maneras de interpretar el mundo que nos rodea, en base a las cuales se pueden elaborar explicaciones con distintos niveles de complejidad y validez contextual. El paso de este modo de interpretar el mundo hacia otro ms perspectivista implica un cambio complejo, ya que requiere una revisin gradual de los supuestos epistemolgicos subyacentes al saber intuitivo y una reinterpretacin de la experiencia previa. Superar las restricciones ontolgicas impuestas por las ideas intuitivas y apropiarse de los principios implicados en la construccin del conocimiento cientfico. El principal problema de los procesos de aprendizaje que requieren cambio de categoras ontolgicas (como es el caso de los fenmenos pticos), se debe a la dificultad de re-interpretar los fenmenos en funcin de relaciones complejas que forman parte de un sistema, ya que va en contra de la tendencia intuitiva a interpretarlos en trminos de estados de la materia desconectados entre s. Superar las restricciones conceptuales impuestas por las ideas construidas intuitivamente y apropiarse paulatinamente de los principios implicados en la construccin del conocimiento cientfico, lo que supone superar el principio de hecho o dato (a partir del cual los fenmenos se describen en funcin de propiedades y cambios observables), para tender a interpretan los fenmenos como un sistema de relaciones de interaccin. La complejidad del aprendizaje se debera entonces al hecho de que aprender el saber que las ciencias propone para explicar fenmenos de percepcin visual no implicara la sustitucin de ideas o formas de pensar sino un cambio sustancial en los principios ms implcitos que guan el entendimiento, la interpretacin y la comprensin del mundo. Con la enseanza se debera intencionalmente favorecer este cambio de modo de conocer. (NUTES/UFRJ)

Teora de la naturaleza de la luzLas teoras propuestas por los cientficos para explicar la naturaleza de la luz han ido cambiando a lo largo de la historia de la ciencia, a medida que se van descubriendo nuevas evidencias que permiten interpretar su comportamiento, como corpsculo, onda, radiacin electromagntica, cuanto o como la mecnica cuntica. Teora CorpuscularEsta teora fue planteada en el siglo xvii por el fsico ingls Isaac Newton, quien sealaba que la luz consista en un flujo de pequesimas partculas o corpsculos sin masa, emitidos por las fuentes luminosas, que se mova en lnea recta con gran rapidez. Gracias a esto, eran capaces de atravesar los cuerpos transparentes, lo que nos permita ver a travs de ellos. En cambio, en los cuerpos opacos, los corpsculos rebotaban, por lo cual no podamos observar los que haba detrs de ellos. Esta teora explicaba con xito la propagacin rectilnea de la luz, la refraccin y la reflexin, pero no los anillos de Newton, las interferencias y la difraccin. Adems, experiencias realizadas posteriormente permitieron demostrar que esta teora no aclaraba en su totalidad la naturaleza de la luz.

Teora OndulatoriaFue el cientfico holandsChristian Huygens, contemporneo de Newton, quien elaborara una teora diferente para explicar la naturaleza y el comportamiento de la luz.Esta teora postula que la luz emitida por una fuente estaba formada por ondas, que correspondan al movimiento especfico que sigue la luz al propagarse a travs del vaco en un medio insustancial e invisible llamado ter. Adems, ndica que la rapidez de la luz disminuye al penetrar al agua. Con ello, explica y describa la refraccin y las leyes de la reflexin. En sus inicios, esta teora no fue considerada debido al prestigio deNewton. Pas ms de un siglo para que fuera tomada en cuenta: se le someti a pruebas a travs de los trabajos del mdico ingls Thomas Young, sobre las interferencias luminosas, y el fsico francsAugeste Jean Fresnel, sobre la difraccin. Como consecuencia, qued de manifiesto que su poder explicativo era mayor que el de la teora corpuscular. Teora Electromagntica

En el siglo XIX, se agregan a las teoras existentes de la poca las ideas del fsico James Clerk Maxwell, quien explica notablemente que los fenmenos elctricos estn relacionados con los fenmenos magnticos. Al respecto, seala que cada variacin en el campo elctrico origina un cambio en la proximidad del campo magntico e, inversamente. Por lo tanto, la luz es una onda electromagntica trasversal que se propaga perpendicular entre s. Este hecho permiti descartar que existiera un medio de propagacin insustancial e invisible, el ter, lo que fue comprobado por el experimento de Michelson y Morley. Sin embargo esta teora deja sin explicacin fenmenos relacionados con el comportamiento de la luz en cuanto a la absorcin y la emisin: el efecto fotoelctrico y la emisin de luz por cuerpos incandescentes. Lo anterior da pie a la aparicin de nuevas explicaciones sobre la naturaleza de la luz.

Teora de los Cuantos

Esta teora propuesta por el fsico alemn Max Planck establece que los intercambios de energa entre la materia y la luz solo son posibles por cantidades finitas o cuntos de luz, que posteriormente se denominan fotones. La teora tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fenmenos de tipo ondulatorio, como son las interferencias, las difracciones, entre otros. Nos encontramos nuevamente con dos hiptesis contradictorias, la teora de los cuantos y la electromagntica. Posteriormente, basndose en la teora cuntica de Planck, en 1905 el fsico de origen alemn Albert Einstein explic el efecto fotoelctrico por medio de los corpsculos de luz, a los que llam fotones. Con esto propuso que la luz se comporta como onda en determinadas condiciones. Mecnica Ondulatoria

Esta teora rene tanto la teora electromagntica como la de los cuantos heredados de la teora corpuscular y ondulatoria, con lo que se evidencia la doble naturaleza de la luz. El que esta se comporte como onda y partcula fue corroborado por el fsico francs Luis de Broglie, en el ao 1924, quin agreg, adems, que los fotones tenan un movimiento ondulatorio, o sea que la luz tenia un comportamiento dual. As, la luz, en cuanto a su propagacin, se comporta como onda, pero su energa es trasportada junto con la onda luminosa por unos pequeos corpsculos que se denominan fotones. Esta teora establece, entonces, la naturaleza corpuscular de la luz en su interaccin con la materia (proceso de emisin y absorcin) y la naturaleza electromagntica de su propagacin. (Fisic)

Reflexin y refraccin de la luzReflexinLa reflexin se produce cuando una onda encuentra una superficie contra la cual rebota. En la reflexin el rayo incidente y el reflejado se propagan en el mismo medio. La velocidad del rayo incidente y el reflejado es, por tanto, idntica.En este tema se va a tratar la llamada reflexin especular que tiene lugar cuando la superficie reflectante est pulida (espejo) dando lugar a una reflexin dirigida. Si la superficie reflectante es irregular (una pared, por ejemplo) la luz incidente se refleja en todas direcciones, dando lugar a la llamada reflexin difusaLa reflexin nos permite ver los objetos ya que la luz que se refleja en ellos llega a nuestros ojos. As, por ejemplo, si un objeto absorbe todos los colores de la luz blanca excepto el rojo, que es reflejado, aparecer ante nosotros de ese color. Se denomina ngulo de incidencia (i) al ngulo formado por el rayo incidente y la normal a la superficie y ngulo de reflexin (r) al ngulo formado por el rayo reflejado y la normal.

Leyes de la reflexinEl rayo incidente, el reflejado y la normal estn en un mismo plano. Los ngulos de incidencia y reflexin son iguales: i = r

RefraccinLa refraccin tiene lugar cuando una onda que se propaga en un medio pasa a otro en el cual su velocidad de propagacin es distinta. Como consecuencia de esa distinta velocidad de propagacin se produce una especie de flexin de la onda, que modifica su direccin de propagacin. Al pasar de un medio a otro en el cual la velocidad es distinta, la longitud de onda va a variar, mientras que la frecuencia permanece inalterada. Se denomina ngulo de incidencia (i) el ngulo formado por el rayo incidente y la normal a la superficie y ngulo de refraccin (r) el ngulo formado por el rayo refractado y la normal. Para las ondas luminosas se define el ndice de refraccin del medio, n, como el cociente entre la velocidad de la luz en el aire, c, y la velocidad de la luz en el medio, v:

Leyes de la refraccin1. El rayo incidente, el refractado y la normal estn en un mismo plano. 2. La relacin entre el ngulo de incidencia y el de refraccin viene dado por la siguiente expresin (Ley de Snell)n1 sen i = n2 sen r donde n1 es el ndice de refraccin del primer medio, o medio en el que se propaga el rayo incidente, y n2 es el ndice de refraccin del segundo medio o medio en el que se propaga el rayo refractado.

En la refraccin se pueden distinguir dos casos: Caso 1: cuando la luz pasa de un medio en el que se propaga con mayor velocidad (como el aire) a otro en el que se propaga ms lentamente (como el vidrio o el agua). Dicho con otras palabras, cuando pasa de un medio con menor ndice de refraccin a otro con mayor ndice de refraccin. Si aplicamos la Ley de Snell observaremos que en este caso el ngulo de refraccin es inferior al de incidencia: el rayo refractado se acerca a la normal. Caso 2: cuando la luz pasa de un medio en el que se propaga con menor velocidad (como el agua o el vidrio) a otro en el que se propaga ms rpidamente (como el aire). Dicho con otras palabras, cuando pasa de un medio con mayor ndice de refraccin a otro con menor ndice de refraccin. Si aplicamos la Ley de Snell observaremos que en este caso el ngulo de refraccin es superior al de incidencia: el rayo refractado se aleja de la normal. (IES La Magdalena)

Dispersin y polarizacin de la luzDispersin de la luzEn fsica se denomina dispersin al fenmeno de separacin de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son ms o menos dispersivos, y la dispersin afecta a todas las ondas; por ejemplo, a las ondas sonoras que se desplazan a travs de la atmsfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la luz que atraviesa el agua, el vidrio o el aire.Se habla de dispersin, en trminos generales, como el estado de un slido o de un gas cuando contienen otro cuerpo uniformemente repartido en su masa (equivalente a la nocin de disolucin, que concierne a los lquidos). En pticaCuando un haz de luz blanca procedente del sol atraviesa un prisma de cristal, las distintas radiaciones monocromticas son tanto ms desviadas por la refraccin cuanto menor es su longitud de onda. De esta manera, los rayos rojos son menos desviados que los violceos y el haz primitivo de luz blanca, as ensanchado por el prisma, se convierte en un espectro electromagntico en el cual las radiaciones coloreadas se hallan expuestas sin solucin de continuidad, en el orden de su longitud de onda, que es el de los siete colores ya propuestos por Isaac Newton: violeta, ndigo, azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo (As como, en ambos extremos del espectro, el ultravioleta y el infrarrojo, que no son directamente visibles por el ojo humano, pero que impresionan las placas fotogrficas). Es sabido desde la antigedad que la luz solar, al pasar por cristales transparentes o joyas de varias clases, produce brillantes colores. (Wikipedia)Polarizacin de la luzLas ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibracin electromagntica se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.Supongamos un dispositivo experimental consistente en dos polarizadores superpuestos (polarizador y analizador), de forma que un haz de luz los atraviese, y que uno de ellos puede girar respecto del otro, que permanece esttico. La intensidad luminosa transmitida por el sistema variar con el ngulo de giro, de tal manera que pasar por dos puntos de mxima luminosidad separados 180, con dos puntos de oscuridad total a 90 de los anteriores. Entre estos extremos la intensidad va creciendo y decreciendo paulatinamente, segn los casos.Este fenmeno de polarizacin solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que implica una asimetra respecto del eje en la direccin de propagacin. Si se demuestra que un haz luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la conclusin de que las ondas luminosas son transversales.La luz emitida por un manantial est constituida por una serie de trenes de ondas procedentes de tomos distintos; en cada uno de estos trenes de ondas el campo elctrico oscila en un plano determinado pero, en general, su orientacin es distinta de unos a otros. Dado el enorme nmero de molculas y tomos de un manantial luminoso, se comprende el gran nmero de trenes de ondas que constituye un haz de luz y, por consiguiente, la existencia en ste de ondas polarizadas en todas las direcciones transversales posibles. Veamos algunos casos en los que se produce polarizacin de la luz.Polarizacin por reflexinSabemos que si sobre una superficie reflectora incide luz natural parte de la luz se refleja y parte se refracta. Malus descubri en 1808 que si hacemos incidir una luz sobre una superficie pulimentada de vidrio con un ngulo de incidencia i de 57 aproximadamente, la luz reflejada est polarizada, siendo el plano de vibracin perpendicular al plano de incidencia de los rayos. Si el ngulo de incidencia no es de 57 habr tambin polarizacin pero ser menor a medida que el rayo incidente vaya siendo mayor o menor que dicho ngulo. Ms tarde Brewster descubri que si el rayo reflejado y el refractado forman entre si un ngulo de 90, el ngulo de incidencia es precisamente el ngulo de polarizacin. El ngulo de polarizacin depende del ndice de refraccin "n" del medio. En el caso del vidrio, que acabamos de ver, el ngulo es aproximadamente 57. Hay que sealar tambin que para este ngulo, el rayo refractado est polarizado parcialmente, coincidiendo su plano de vibracin con el de incidencia, mientras que el rayo reflejado est completamente polarizado.Polarizacin por doble refraccinHay determinados cristales que tienen la propiedad de la doble refraccin, es decir, el rayo incidente se desdobla en dos en el interior del cristal (espato de islandia, turmalina), uno de ellos llamado ordinario y que sigue las leyes de la refraccin y otro llamado extraordinario que no las sigue. Este tipo de cristal permite obtener luz polarizada partiendo de la luz natural, siempre que logremos eliminar a la salida uno de los rayos emergentes. Esto se puede conseguir con un prisma de Nicol, constituido por un cristal de espato de Islandia al que se le han cortado las caras externas de manera que el ngulo de 71 pase a ser de 68, despus se corta la diagonal, obtenindose dos prismas que se pegan con blsamo de Canad, cuyo ndice de refraccin est entre el indice de refraccin del rayo ordinario y el del extraordinario. En estas condiciones el rayo ordinario sufre reflexin total al llegar a la lmina de blsamo de Canad, mientras que el extraordinario se refracta en el blsamo y se transmite a travs del segundo prisma. Polarizacin rotatoriaHemos visto que un prisma de Nicol puede utilizarse como polarizador, ya que al incidir sobre l la luz natural obtenemos a la salida del mismo luz polarizada cuyo plano de vibracin es paralelo a la seccin principal. Si este haz de luz polarizada se hace incidir sobre otro prisma de Nicol cuya seccin principal sea perpendicular a la del primero, este haz no podr penetrar en el segundo Nicol ya que vibra en una seccin normal, y por lo tanto no habr salida de luz del segundo Nicol. En este caso se dice que los Nicols estn cruzados, esto se llama Polarizacin cruzada. Variando la posicin relativa de las secciones principales de los dos Nicols se lograr mayor o menor luz a la salida, desde el valor mximo (prismas de Nicol paralelos) hasta la anulacin completa (prismas de Nicol cruzados). (EducaPlus)

Lentes cncavos y convexos

Las lentes son objetos de vidrio o de cualquier otro material transparente que tenga la capacidad de refractar la luz, es decir, desviar los rayos luminosos que proceden de un objeto y formar una imagen del mismo. Hay lentes cncavas y convexas.Las lentes cncavas o lentes divergentes hacen diverger los haces luminosos que inciden paralelamente sobre una de sus cara. Estos lentes tienen la parte central ms fina que los bordes. La luz que atraviesa una lente cncava se desva hacia fuera (diverge). A diferencia de las lentes convexas, las cncavas slo producen imgenes virtuales, es decir, imgenes de las que parecen proceder los rayos de luz. En este caso es una imagen ms pequea situada delante del objeto (el trbol). En las gafas o anteojos para miopes, las lentes cncavas hacen que los ojos formen una imagen ntida en la retina y no delante de ella.Las lentes convexas o lentes convergentes hacen convergen a los haces, en estas lentes la parte central es ms gruesa que los bordes. El eje principal del lente es una lnea imaginaria perpendicular al plano del lente que pasa por su punto medio. Se extiende hacia ambos lados del lente. A cierta distancia del lente a lo largo del eje principal se encuentra el punto focal (F). Los rayos de luz que inciden en un lente convexo paralelos al eje principal se juntan o convergen en este punto. La longitud focal del lente depende tanto de la forma como del ndice de refraccin del material del que est hecho. Una propiedad muy importante de estas lentes es que producen imgenes reales. (Cristina, 2010) Diferencias clave entre lentes convexas y cncavas Las cncavas son ms delgadas en el medio y ms gruesas a los lados, mientras que las convexas son ms finas a los lados y gruesas en el centro. A las cncavas tambin se les llama divergentes, mientras que a las convexas tambin se les conoce como convergentes. Las lentes cncavas ofrecen imgenes virtuales, mientras que las convexas ofrecen imgenes reales. Cncavo significa hueco o redondeado, mientras que convexo significa curvado. Las lentes cncavas se utilizan para corregir problemas de la vista corta, mientras que las convexas se usan para corregir problemas de la vista larga. Las lentes cncavas se utilizan en las gafas para miopes, las mirillas de las puertas, algunos telescopiosmientras que las convexas se usan en cmaras, proyectores, telescopios simples, lupas Las lentes cncavas tienen una longitud focal negativa, mientras que las convexas la tienen positiva. (Diferencias, 2014)

Fibra pticaLa fibra ptica es un medio de transmisin, empleado habitualmente en redes de datos, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ngulo de reflexin por encima del ngulo lmite de reflexin total, en funcin de la ley de Snell. La fuente de luz puede provenir de un lser o un diodo LED.Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisin por excelencia, al ser inmune a las interferencias electromagnticas, y tambin se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra ptica sobre otros medios de transmisin.CaractersticasLa fibra ptica es una gua de ondas dielctrica que opera a frecuencias pticas.Cada filamento consta de un ncleo central de plstico o cristal (xido de silicio y germanio) con un alto ndice de refraccin, rodeado de una capa de un material similar con un ndice de refraccin ligeramente menor (plstico). Cuando la luz llega a una superficie que limita con un ndice de refraccin menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de ndices y mayor el ngulo de incidencia, se habla entonces de reflexin interna total.En el interior de una fibra ptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ngulos muy abiertos, de tal forma que prcticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las seales luminosas sin prdidas por largas distancias.FuncionamientoLos principios bsicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la ptica geomtrica, principalmente, la ley de la refraccin (principio de reflexin interna total) y la ley de Snell.Su funcionamiento se basa en transmitir por el ncleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el ndice de refraccin del ncleo es mayor al ndice de refraccin del revestimiento, y tambin si el ngulo de incidencia es superior al ngulo lmite.Ventajas Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz). Pequeo tamao, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalacin enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilmetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagntico, lo que implica una calidad de transmisin muy buena, ya que la seal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusin en una fibra ptica es fcilmente detectable por el debilitamiento de la energa lumnica en recepcin, adems, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a las seales parsitas, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los tneles del metro). Esta propiedad tambin permite la coexistencia por los mismos conductos de cables pticos no metlicos con los cables de energa elctrica. Atenuacin muy pequea independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la seal, adems, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores lser. Gran resistencia mecnica, lo que facilita la instalacin. Resistencia al calor, fro y corrosin. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetra, lo que permite detectar rpidamente el lugar donde se har la reparacin de la avera, simplificando la labor de mantenimiento. Con un coste menor respecto al cobre. Factores ambientales.DesventajasA pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra ptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisin, siendo las ms relevantes las siguientes: La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores ms costosos. Los empalmes entre fibras son difciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversin elctrica-ptica. La fibra ptica convencional no puede transmitir potencias elevadas. 5 No existen memorias pticas. La fibra ptica no transmite energa elctrica, esto limita su aplicacin donde el terminal de recepcin debe ser energizado desde una lnea elctrica. La energa debe proveerse por conductores separados. Las molculas de hidrgeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuacin. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo ms importante para el envejecimiento de la fibra ptica. Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parmetros de los componentes, calidad de la transmisin y pruebas.

TiposLas diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagacin. Y segn el modo de propagacin tendremos dos tipos de fibra ptica: multimodo y monomodo.Fibra multimodoUna fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por ms de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener ms de mil modos de propagacin de luz. Las fibras multimodo se usan comnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de disear y econmico.El ncleo de una fibra multimodo tiene un ndice de refraccin superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamao del ncleo de una fibra multimodo, es ms fcil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisin.Dependiendo el tipo de ndice de refraccin del ncleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:

ndice escalonado: en este tipo de fibra, el ncleo tiene un ndice de refraccin constante en toda la seccin cilndrica, tiene alta dispersin modal. ndice gradual: mientras en este tipo, el ndice de refraccin no es constante, tiene menor dispersin modal y el ncleo se constituye de distintos materiales.Adems, segn el sistema ISO 11801 para clasificacin de fibras multimodo segn su ancho de banda se incluye el +pichar (multimodo sobre lser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED). OM1: Fibra 62.5/125 m, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores OM2: Fibra 50/125 m, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores OM3: Fibra 50/125 m, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan lser (VCSEL) como emisores.Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz km (10 Gbit/s), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.Fibra monomodoUna fibra monomodo es una fibra ptica en la que slo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el dimetro del ncleo de la fibra hasta un tamao (8,3 a 10 micrones) que slo permite un modo de propagacin. Su transmisin es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km mximo, mediante un lser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de informacin (decenas de Gbit/s). (Wikipedia)

ConclusionesHoy da entendemos que para el fenmeno de la visin se necesita la combinacin de dos elementos. El primero de ellos es la luz, que es una entidad fsica con propiedades muy particulares, y que existe independientemente de que nosotros la veamos. El otro es el ojo, que es sensible a la luz y transmite al cerebro la informacin captada al absorber la luz. Este libro estar dedicado al primer aspecto, que comprende la luz misma y una variedad de fenmenos fsicos asociados con ella, los llamados fenmenos pticos. El estudio de la visin y del funcionamiento del sistema visual en los animales y en el hombre comprende en s mismo material tan vasto e interesante, que ameritara al menos todo un libro aparte. Hemos de admitir tambin que en este texto slo ocasionalmente se hace mencin de algunos aparatos pticos, sin entrar en el detalle de su construccin o su funcionamiento; el amplio e interesante tema de la instrumentacin ptica dara material para otro libro ms.Vemos que las antiguas culturas usaban las lentes y los espejos para desviar la luz del Sol, y slo muchos siglos despus se aprendi a aprovechar el poder amplificador de estos instrumentos. En otro orden de cosas, observamos cmo la visin mecanicista de la naturaleza que predomina en el siglo XVIII favoreci el modelo corpuscular de la luz por encima del ondulatorio, a pesar de que este ltimo ofreca una explicacin razonable a muchos de los efectos observados.Al desarrollo de las teoras sobre la luz y de los instrumentos pticos han contribuido no solamente los fsicos: ha habido aportaciones notables de ingenieros, matemticos, astrnomos, bilogos, filsofos... y muy especialmente mdicos, preocupados por entender el fenmeno de la visin y curar defectos de la vista. Es interesante notar la fuerte repercusin que el desarrollo de la ptica ha tenido a su vez en otras reas cientficas, tales como la biologa y la astronoma, as como en la medicina, la tecnologa, las artes visuales, etctera.La fsica moderna ha elaborado las herramientas necesarias para describir la relacin entre la materia y la radiacin, los dos elementos bsicos del mundo fsico. Estas herramientas permiten, entre otras cosas, explicar las propiedades pticas de la materia, e incluso disear nuevos materiales con determinadas caractersticas pticas.Al conocer mejor la luz y los fenmenos pticos, hemos ampliado nuestro entendimiento y nuestra concepcin de la naturaleza. La luz ha dejado de ser un elemento mgico o misterioso para convertirse en un fenmeno de determinadas caractersticas fsicas, cuyo origen puede ser explicado y cuyos efectos se pueden predecir. An puede haber sorpresas, y seguramente el futuro nos tiene reservados nuevos descubrimientos interesantes en torno a la luz.El desarrollo de la ptica ha significado tambin una extensin gradual de nuestros sentidos, y nos ha conducido a explorar nuevos mundos, inaccesibles a simple vista como el mundo de lo muy pequeo o de lo muy lejano, el mundo de lo ultravioleta o de lo infrarrojo, el mundo de las estrellas de neutrones, que emiten ondas de radio, el de los objetos transparentes a los rayos X...: mundos todos que no representan sino diferentes facetas del complejo universo en que vivimos.Por ltimo, no podemos olvidar el papel que la ptica desempea en nuestra vida diaria, a travs de los ms diversos instrumentos, como las lmparas, los lentes, los espejos, la cmara fotogrfica, el caleidoscopio. (Biblioteca Digital ILCE)

Bibliografa

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