SUBSECRETARA DE EDUCACIN SUPERIORDIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICA

INSTITUTO TECNOLGICODE OAXACA

INSTITUTO TECNOLGICO DE OAXACA

INGENIERIA ELECTRONICA

COMUNICACIONES POR FIBRA OPTICA

UNIDAD 1

PRESENTA:SANCHEZ SARMIENTO CRISTIAN IVAN

ASESOR:ING. CHAVEZ VASQUEZ JESUS EFREN

OAXACA DE JUREZ, OAXACA 02/03/2015

NATURALEZA Y CARACTERSTICAS DE LA LUZ1.1 TEORA CUNTICA Y ELECTROMAGNTICA.

TEORIA ELECTROMAGNETICA

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.

TEORIA 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.

1.2 VELOCIDAD DE LA LUZ.En el vaco es por definicin una constante universal de valor 299.792.458 m/s(suele aproximarse a 3108 m/s), o lo que es lo mismo 9,461015 m/ao; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado ao luz. Se simboliza con la letra c, proveniente del latn celrits (en espaol celeridad o rapidez), y tambin es conocida como la constante de Einstein.[cita requerida] El valor de la velocidad de la luz en el vaco fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando as el metro a ser una unidad derivada de esta constante. La rapidez a travs de un medio que no sea el "vaco" depende de su permitividad elctrica, de su permeabilidad magntica, y otras caractersticas electromagnticas. En medios materiales, esta velocidad es inferior a "c" y queda codificada en el ndice de refraccin. En modificaciones del vaco ms sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones trmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de energa de ese vaco.

1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

El espectro electromagntico de la luz visible, cubre el rango de 380 nanmetros a 780 nanmetros (3.800 a 7.800 Angstrms) Mientras ms corta es la longitud de onda de luz visible, el color est ms cerca del ultravioleta. A mayor longitud de onda, es decir menor frecuencia, el color se acerca al infrarrojo.Las ondas de radiofrecuencia, producidas por las emisoras de radio son de mayor longitud que las ondas de luz.Los rayos X, los rayos gamma y los rayos csmicos tienen longitud de onda sper corta, es decir altsima frecuencia.La unidad usual para expresar las longitudes de onda de luz es el ngstrm. Los intervalos van desde los 8.000 ngstrms (rojo) hasta los 4.000 ngstrms (violeta), donde la onda ms corta es la del color violeta.

Las ondas infrarrojas estn entre el rango de 0,7 a 100 micrmetros. La radiacin infrarroja se asocia generalmente con el calor. Estas son producidas por cuerpos que generen calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos lseres.Las seales infrarrojas son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como en astronoma para detectar estrellas y otros cuerpos y para guas en armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos mviles en la oscuridad. Tambin se usan en los controles remotos de los televisores, en los que un trasmisor de estas ondas enva una seal codificada al receptor de infrarrojos del televisor. En ltimas fechas se ha estado implementando conexiones de rea local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos.

Espectro visible La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a travs de fibras pticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar ms informacin.Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de lser.

Ultravioleta La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nanmetros. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cncer de piel en exposiciones prolongadas. Este tipo de onda se usa en aplicaciones del campo de la medicina.

Rayos X La denominacin rayos X designa a una radiacin electromagntica, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las pelculas fotogrficas. La longitud de onda est entre 10 a 0,1 nanmetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

Rayos gamma La radiacin gamma es un tipo de radiacin electromagntica producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatmicos como la aniquilacin de un par positrn-electrn. Este tipo de radiacin se produce tambin en fenmenos astrofsicos de gran violencia.Debido a las altas energas que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiacin ionizante capaz de penetrar ms profundamente en la materia que la radiacin alfa o beta. Dada su alta energa pueden causar grave dao al ncleo de las clulas, por lo que son usados para esterilizar equipos mdicos y alimentos.

1.4 LONGITUD DE ONDASe puede decir que los tonos es alsonidolo que los colores es laluz. La luz esentoncesuna combinacinde colores (cada color de diferente frecuencia ylongitudde onda). La luz blanca es una mezcla de rayos de luz combinados (rayos infrarrojos,rayos ultravioleta, etc.).Cada uno de estos rayos tiene su propialongitudde onda, y es la variacin de estalongitudde onda la que permite obtener todos los colores posibles. Se pueden ver los colores delarco iris, que es la luz blanca que viene del sol y es separada por las gotas de lluvia a modo deprisma.A veces cuando se comparan dos fuentes de luz blanca, se nota que no son exactamente iguales. Esta diferencia se explica en que cada fuente de luz tiene una combinacin diferente de tonos de color. Algunas luces blancas son ms amarillentas o azuladas que otras y esto se debe a que en la combinacin de colores predomina ms uno de ellos.La longitud de onda se expresa de la siguiente manera: = c / fdonde:- = longitud de onda de la luz- c = velocidad de la luz en el espacio (300,000 Km./seg)- f = frecuenciaLa luz se puede dividir en tres categoras: Luz ultravioleta (UV), luz visible, luz infrarroja.

1.5 REFLEXIN.

Es el cambio de direccin que experimenta un rayo luminoso al chocar con la superficie de un objeto.El fenmeno ms evidente de la reflexin en el que se refleja la mayor parte del rayo incidente sucede cuando la superficie es plana y pulimentada (espejo).

ngulo de incidencia y ngulo de reflexinSe llama ngulo de incidencia -i- el formado por el rayo incidente y la normal.La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separacin de los dos medios en el punto de contacto del rayo.El ngulo de reflexin -r- es el formado por el rayo reflejado y la normal.

LEYESEl rayo marcha perpendicular al frente de las ondasCuando un rayo incide sobre una superficie plana, pulida y lisa y rebota hacia el mismo medio decimos que se refleja y cumple las llamadas "leyes de la reflexin" :1.- El rayo incidente forma con la normal un ngulo de incidencia que es igual al ngulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ngulo reflejado.2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal estn en un mismo plano.El rayo incidente define con la normal en el punto de contacto, un plano. El rayo reflejado estar en ese plano y no se ir ni hacia delante ni hacia atrs.

1.6 REFRACCION

Es el cambio de direccin que experimenta un rayo de luz cuando pasa de un medio transparente a otro tambin transparente. Este cambio de direccin est originado por la distinta velocidad de la luz en cada medio.

NGULO DE INCIDENCIA Y NGULO DE REFRACCIN

Se llama ngulo de incidencia -i- el formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separacin de los dos medios en el punto de contacto del rayo.

El ngulo de refraccin -r'- es el formado por el rayo refractado y la normal.

NDICE DE REFRACCIN

Se llama ndice de refraccin absoluto "n" de un medio transparente al cociente entre la velocidad de la luz en el vaco, "c", y la velocidad que tiene la luz en ese medio, "v". El valor de "n" es siempre adimensional y mayor que la unidad, es una constante caracterstica de cada medio: n = c/v.

LEYESUn rayo se refracta (cambia de direccin) cuando pasa de un medio a otro en el que viaja con distinta velocidad. En la refraccin se cumplen las siguientes leyes:

1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal estn en un mismo plano.

Un rayo incidente cambia ms o menos de direccin segn el ngulo con que incide y segn la relacin de los ndices de refraccin de los medios por los que se mueve.

NGULO LMITE

A un determinado ngulo de incidencia le corresponde un ngulo de refraccin de 90 y el rayo refractado saldr "rasante" con la superficie de separacin de ambos medios.Este ngulo de incidencia se llama ngulo lmite o ngulo crtico.

1.7 REFLEXION TOTAL.

Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo ndice de refraccin es mayor, por ejemplo del aire al agua, los rayos refractados se acercan a la normal. Si el ndice de refraccin del segundo medio es menor los rayos refractados se alejan de la normal.

En este caso si consideramos que n1>n2 y aumentamos el ngulo de incidencia, llega un momento en que el ngulo de refraccin se hace igual a 90, lo que significa que desaparece el rayo refractado. Como el seno de 90 es uno el ngulo de incidencia para el cual ocurre este fenmeno viene dado por ac=n2/ n1

Este ngulo de incidencia, ac recibe el nombre de ngulo crtico, ya que si aumenta ms el ngulo de incidencia, la luz comienza a reflejarse ntegramente, fenmeno que se conoce como reflexin total.

Una aplicacin de la reflexin total es la fibra ptica, que es una fibra de vidrio, larga y fina en la que la luz en su interior choca con las paredes en un ngulo superior al crtico de manera que la energa se transmite sin apenas perdida. Tambin los espejismos son un fenmeno de reflexin total.

Reflexin total en un chorro de agua.