revista encortocircuito4
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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
EN CORTO CIRCUITO
PUBLICACIÓN BIMESTRAL
12 DE NOVIEMBRE
NRO 4
2004
1
ÍNDICE
CONTENIDOS PÁG Potencialización de los integrados 78xx…………………………… 2 Holografía…………………………………………………………. 5 CONOCE MÁS SOBRE… El ruido… nuestro límite teórico mas allá, es ciencia ficción………………………………………… 17 SIMBOLOGÍA
Electrónica Digital…………………………………………. 21 BIOGRAFÍAS
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta……………………………………. 24
ELECTRÓNICA AL DÍA
Nanotechnology (término inglés) ¿Qué es? concepto, definición, significado………… 25
FORMULARIO DE Integrales…………………………………………………… 26 CURIOSIDADES
La luz es el límite insuperable de velocidades en el Universo………………………… 33
¿QUÉ ES LA ITU-T ?.................................................................... 34 ¿QUÉ VES?...................................................................................... 35 HUMOR…………………………………………………………… 36
“El tiempo es el mejor autor: siempre encuentra un final perfecto”
Charles Chaplin
2
POTENCIALIZACIÓN DE LOS INTEGRADOS 78XX Por: Ing. Marco Morocho Docente Investigador
Muchos de nosotros conocemos los reguladores de tensión de la serie 78XX y de la serie 79XX y los hemos usado y siempre nos encontramos con una limitante: la corriente.
La gran mayoría de estos
circuitos en el mercado solo soportan 1.5 A y eso con un gran disipador de calor. En el presente artículo se presentan algunas formas más conocidas para potencializar las características de estos reguladores:
a) Aumentar la tensión de salida con resistor
Para esto es suficiente colocar una resistencia R, con lo cual la tensión de salida será de VregVrefVs += . El valor de el resistor se lo calcula por
[ ]Ω−= K5VregVs
R
C2
220nF
gndgnd
Vsin
+C1
220uFR
IN
COM
OUT
U178L05
En donde C1 elimina el rizado, mientras C2 desacopla la alimentación.
Se puede obtener un regulador
variable poniendo en serie un potenciómetro en serie con una resistencia fija cuyo valor debe ser
[ ]Ω< K15
VregR
R1
IN
COM
OUT
U378L05
R
+C6
220uF
in Vs
gnd gnd
C5
220nF
b) Aumentar la tensión de salida con diodo zener
D1ZENER
IN
COM
OUT
U178L05
+C1
220uF
in Vs
gnd gnd
C2
220nF
El nivel de salida será igual a la del regular más la del diodo zener.
c) Aumentar la tensión de salida con diodos
En este esquema se puede agregar cuantos diodos se crea conveniente y la tensión será 0.7 V por cada diodo.
3
D3DIODE
D2DIODE
C4
220nF
gndgnd
Vsin
+C3
220uF
IN
COM
OUT
U278L05
A estos integrados se los puede utilizar también para construir fuentes de corriente constante.
d) Fuente de corriente constante
Sabemos que el integrado tiene una tensión constante, pero si agregamos una resistencia en la salida en serie con la carga, nos ofrecerá una corriente cuyo valor se puede calcular
por IqR
VregIs += , en donde Iq esta en el
rango de 3 a 10mA.
gnd
Vin
gnd
Vs
C4
220nF
+C3
220uF
IN
COM
OUT
U278L05
R
e) Fuente de corriente ajustable
En el caso de que se requiera una fuente de corriente ajustable, como es obvio pensar se coloca un potenciómetro en serie con la resistencia. El valor del potenciómetro se lo realiza en función de los rangos de
corriente que se necesiten por
IqR
VregIs += , en donde R representa el
valor total del sistema de resistencias en serie
Pot
R
IN
COM
OUT
U178L05
+C2
220uF
C1
220nF
Vs
gnd
Vin
gnd
f) Aumento de corriente de salida
Una de las maneras mas simples es utilizando un resistor de potencia entre la entrada y salida que nos permite la conducción de corriente y su valor puede oscilar entre 10 y 20 ohmios.
gnd
Vin
gnd
Vs
C4
220nF
+C3
220uF
IN
COM
OUT
U278L05
R
g) Reguladores en paralelo
Un esquema interesante es el de disponer reguladores en paralelo para multiplicar la corriente, pero se recomienda hasta un máximo de cinco reguladores en paralelo. D1 y D2 aíslan al regulador de la entrada, mientras que D3 y D4 realizan la compensación por la caída en la entrada. El tipo de diodo puede ser por ejemplo el 1N4001
4
Con este esquema se puede
lograr un máximo de 5x1.5=7.5 A, para lo cual los reguladores deben contar con radiadores de calor.
h) Regulador y transistor de
potencia
Con la ayuda de un transistor de potencia, se puede lograr elevar la corriente hasta unos 7A dependiendo del transistor, así puede ser por ejemplo el Tip 42 o 2N2955. En este esquema la tensión esta fijada por el regulador, mientras que la corriente la fija el transistor
C2
220nF
Q1
2N2955
R
4.7IN
COM
OUT
U478L05
+C1
220uF
C3
220nF
Vin
gnd gnd
Vs
i) Regulador con protección contra corto circuitos.
El problema de los esquemas anteriores es que no están protegidos contra cortocircuitos que puedan darse así por ejemplo si los dos terminales de salida se tocaran, los reguladores simplemente se queman.
En el esquema, el resistor R2 funciona como censor de sobre corriente y
su valor es Icc
7.02R = , en
donde Icc es la corriente de corto circuito.
Q32N2904
Vs
gndgnd
Vin
C3
220nF
+C1
2200uF
IN
COM
OUT
U578L05
Q2
2N2955
C2
220nF
R2
R1
4.7
En todos los esquemas se ha
utilizado el regulador 7805, pero estos esquemas son validos para cualquier regulador de la serie 78 o de la serie 79 desde luego hay que tomar en cuenta la polaridad de los mismos.
Bibliografía: Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electronicos. Boylestad Nashelsky, 8va edit.2003.
gnd
Vs
gnd
+C5
220uF
C1
220nF
Vin
D4DIODE
D3DIODE
D2DIODE
D1DIODE
IN
COM
OUT
U378L05
IN
COM
OUT
U178L05
5
HOLOGRAFÍA
Por: Kleber G. Andrade Velasco, Ph. D. Docente Investigador
Los principios de obtención de
hologramas finos y gruesos son discutidos, así como los métodos de reconstrucción de las imágenes. Son revisadas además algunas aplicaciones de esta técnica óptica.
DETECCIÓN SINCRÓNICA Una placa fotográfica registra el
valor del cuadrado medio de la intensidad del campo electromagnético de la luz, es decir registra la intensidad de la onda. La información concerniente a la fase se pierde en este proceso. De modo que una fotografía proporciona solo una limitada información sobre el objeto. En particular no hay información sobre las distancias de las distintas partes del objeto hasta la placa fotográfica entre otras características.
Una fotografía ordinaria no
permite una completa reconstrucción del frente de onda registrado sobre ella debido a que si bien contiene más o menos información precisa sobre las amplitudes de onda registrada no da ninguna información sobre las fases.
La holografía ayuda a solucionar
este inconveniente de la fotografía ordinaria y en el registro sobre la placa fotográfica queda la información sobre amplitudes de las ondas incidentes sobre ella, así como sus fases. En otras palabras, una completa información sobre las ondas que forman la imagen. La onda reconstruida con la ayuda de ese registro es completamente idéntica a la onda original y contiene la información completa proporcionada por esa. El método se llama holografía, es decir un completo registro de las características de la onda.
La idea detrás del método es similar a la detección sincrónica que es frecuentemente usada en radio ingeniería. La información es conducida en forma de una señal modulada con una frecuencia portadora alta
[ ] ttmfVV mm ωcos)(10 += , (1)
donde ω es la frecuencia portadora,
)(tf es la señal a ser transmitida y m es la profundidad de modulación. La señal modulada (1) contiene información sobre el espectro de amplitud y de fase de la función )(tf . Esta información puede ser separada con la ayuda de la detección sincrónica. Por medio de ciertos dispositivos, la intensidad del campo eléctrico de las señales que llegan a ellos puede ser amplificada y el producto obtenido dirigido a la salida. Si la señal modulada (1) es dirigida a este dispositivo junto con una señal constante de la frecuencia portadora
tVV cc ωcos0= , (2) se obtendrá la siguiente señal en la salida
[ ]( ) 2/2cos1)(100 ttmfVVVVV cmcmout ωαα ++== , (3)
6
donde α es una constante. Con la ayuda de un filtro adecuado la señal de alta frecuencia es eliminada y la señal de baja frecuencia residual
[ ])(1)( tmfAV cout += (4)
contiene completa información sobre los espectros de amplitud y de fase de la señal modulada.
Es lógico usar un método similar
a la detección sincrónica en el rango de las frecuencias ópticas. Para este propósito se debe registrar la información contenida en una onda de luz como una onda modulada por cierta frecuencia portadora. Cuando la onda modulada es registrada sobre una placa fotográfica, la información sobre la fase de la onda es conservada. La onda original puede ser reconstruida por el método de detección sincrónica de la onda modulada registrada sobre la placa fotográfica es decir exponiendo la onda modulada registrada a la frecuencia portadora. Así el problema de la reconstrucción completa del frente de onda es solucionado en principio.
Para realizar este procedimiento
en el rango óptico, se debe usar radiación con un muy alto grado de coherencia. Tal radiación es obtenida con la ayuda de los láseres. Por ello una realización práctica de la holografía se tornó posible solo luego de la invención de los láseres capaces de producir radiación altamente coherente.
La placa fotográfica que
contiene información sobre la onda modulada de luz se denomina holograma. El objetivo de la holografía es trabajar métodos para el registro de hologramas y la reconstrucción del frente de onda almacenado en ellos.
La idea de la holografía fue por
primera vez expuesta en 1920 por el físico polaco Wolfke (1883-1947) pero
pronto fue olvidada. Con posterioridad fue de nuevo concebida y desarrollada por el físico de origen húngaro Dennis Gabor quien fue galardonado con el premio Nóbel de Física en 1971.
HOLOGRAMA DE UNA
ONDA PLANA A la onda con la frecuencia
portadora se denomina onda de referencia, mientras que a la que contiene información sobre el objeto se denomina onda de señal.
La onda plana de la señal con
frecuencia ω se propaga en la dirección positiva del eje z, En el plano Oxy perpendicular al eje z se coloca una placa fotográfica. La onda de referencia se forma por la división del frente de onda y es dirigida con la ayuda de un prisma P hacia la placa fotográfica donde se superpone a la onda de señal que también es obtenida dividiendo el frente ondulatorio. El ángulo de inclinación de la onda de referencia con respecto al eje z se denota por medio de θ.
Las ondas de señal y de
referencia se escriben en la forma
( )kztis eEE −−= ω
1 , (5) ( )xkzkti
rxzeEE −−−= ω
0 . (6) Es de recalcarse que las relaciones (5) y (6) son correctas pero para la fase constante. Puede asumirse que E1 y E0 en estas fórmulas son funciones complejas y contiene esas fases aunque no en una forma explícita. Sin embargo esto solo complica la forma de notación en las fórmulas
7
subsecuentes y no contiene ninguna información significante. Así se asumirá que E1 y E0 son reales.
Considerando que θsinkkx = y
kkk z ≈= θcos hasta el segundo orden de magnitud en θ el que se lo asume muy pequeño podemos escribir en la forma
( )θω sin
0kxkzti
r eEE −−−= . (7) La amplitud total de la
intensidad del campo eléctrico en el plano de la placa fotográfica está dada por
( )[ ] ( )[ ]θω sinexpexp 01 xrs ikEEkztiEEE +−−=+=
, (8) donde E1 y E0 pueden ser asumidos como amplitudes reales. Esto conduce a la siguiente expresión para la distribución de intensidad:
( )
++
==)sincos(2
)2/1(2/1)(10
20
212
θkxEE
EEExI
. (9) De acuerdo a esta relación, la
placa fotográfica en este caso también registra la diferencia de fase entre las ondas de referencia y de señal es decir la fase de la onda de señal si se asume que la fase de la onda de referencia está dada.
RECONSTRUCCION DE LA
IMAGEN Una emulsión fotográfica
consiste de partículas de haluro de plata suspendidas sobre una base de gel. Esta emulsión es aplicada a una substrato de vidrio o una película de acetato. Cuando la luz cae sobre una partícula de haluro de plata, crea centros de plata reducida o centros de revelado. En este proceso las partículas conteniendo estos centros son reducidas a plata metálica. Si no
hay centros de revelado en una partícula, esta se queda en forma de haluro. Durante el proceso de fijación que sigue al revelado, las partículas de haluro de plata son removidas y la placa contiene plata metálica solo en pequeñas partículas que forman manchas oscuras sobre la placa. Se muestra en la teoría de procesos fotográficos que la densidad de sustancia de la placa es
2log EQ γ= , (10)
donde γ caracteriza el material fotográfico. Después del revelado el factor de transmisión de la placa tiene la forma
( ) 2/2 γτ
−= E . (11)
Combinando (9) y (11) se
encuentra que
( )[ ] 2/
102
120 sincos2
γθτ −++= kxEEEE . (12)
Debido a que E1 << E0 bajo
condiciones normales, en lugar de (12) se puede escribir
( )
−−= − θγγτ γ sincos
21
0
120
21
0 kxEE
EEE
( )[ ]θγγτγ
sincos222 102
120
20 kxEEEEE −−
=−−
. (13) Despreciando el factor escalar
( )2/20
−−γE que no tiene significado en el subsecuente análisis se pude escribir (13) en una forma más conveniente:
θθ γγγτ sin10
sin10
21
202 ikxikx eEEeEEEE −−+−=
. (14)
8
Una onda plana se dirige hacia el
holograma a lo largo de la dirección de la onda de señal:
( )kzti
rec eEE −−= ω2 . (15)
El campo de luz emergiendo del
holograma y dado por
( ) ( ) −−== −− kztirecout eEEEEE ωγτ 2
1202 2
( ) ( )θωθω γγ sin210
sin210
kxkztikxkzti eEEEeEEE −−−+−− −−, (16) consiste de tres ondas planas:
1) el primer término de (16) describe una onda plana 1 propagándose en la dirección positiva del eje z como una continuación de la onda incidente sobre el holograma;
2) el segundo término describe una onda 2 propagándose a un ángulo θ sobre el eje z inclinado hacia la dirección positiva del eje x. Esto puede ser visto desde una comparación de los signos de θsinkx en los exponentes de la onda 2 y en la onda descrita por la ecuación (7) y propagándose hacia la dirección negativa del eje x; y
3) el tercer término describe una onda 3 propagándose a un ángulo θ con respecto al eje z e inclinada hacia la dirección negativa del eje x. El campo de luz representa la
difracción de una onda plana incidente sobre el holograma. Puede ser visto que solo el primer orden de difracción es observado como debe ser de hecho el caso cuando el coeficiente de
transmisión (14) varía de acuerdo a una ley armónica.
HOLOGRAMA DE UN
OBJETO PUNTUAL La onda de referencia esta en la
refracción en el prisma y está definida por la siguiente fórmula, análoga a (7):
( )θω sin0
kxkztir eEE −−−= . (17)
La onda esférica que emana del
punto fuente puede ser presentado en el plano de la placa fotográfica:
( )[ ]0
2 2/1
zkxkztiesf eEE −−−= ω , (18)
la pequeña variación en la amplitud de la intensidad del campo eléctrico con el incremento de la distancia desde el punto fuente puede ser ignorada debido a que el movimiento es hacia la placa fotográfica.
Debe observarse que las fases
constantes no son escritas en forma explícita en las fórmulas (17) y (18) debido a que no tienen gran significado físico. La existencia de una diferencia en las constantes de fase entre las ondas conduce solamente a un pequeño desplazamiento del patrón de difracción en el espacio sin causar ningún cambio significativo en el mismo. Así no hay necesidad de tomar en cuenta esta diferencia de constante de fase. En consecuencia el origen del sistema de coordenadas no es importante en la expresión para las ondas planas. Sin embargo para la onda esférica (18) presente a través del término exponencial ( )0
2 2/ zikx , debe tenerse en
9
cuenta que el origen de coordenadas coincide con el centro de apertura de la pantalla. Así el denominador de la expresión contiene z0 para enfatizar que se está interesado en el patrón de difracción en el plano de la placa fotográfica a la distancia z0 de la apertura.
La intensidad total del campo
eléctrico sobre la placa
esfr EEE += (19) asume la forma
( )[ ])2/(1
sin0
2ozikxikxkzti eEEeE += −− θω ,
(20)
donde la forma
[ ]
[ ]
[ ])2/(sincos2 02
102
120
)2/(sin
)2/(sin10
21
20
2
02
02
zkxkxEEEE
e
eEEEEEzkxkxi
zkxkxi
−++=
+++=−−
−
θ
θ
θ
.(21) Se puede ver que las relaciones
de fase entre las ondas son registradas sobre la placa. De (19) se obtiene la siguiente expresión para el coeficiente de transmisión:
( )[ ]
( )[ ]02
02
2/sin10
2/sin10
21
202
zkxkxi
zkxkxi
eEE
eEEEE−−
−
−
−−=θ
θ
γ
γγτ
. (22)
Así cuando el holograma es iluminado por la onda plana
( )kzti
reg eEE −−= ω2 (23)
el campo de luz al lado de salida del holograma está dado por una expresión análoga a (16):
( ) ( )
( )
( ))2/(sin210
)2/(sin210
21
202
02
02
2
zkxkxkzti
zkxkxkzti
kztirecout
eEEE
eEEE
eEEEEE
−−−−
++−−
−−
−
−−==
θω
θω
ω
γ
γ
γτ
.
(24)
Este campo luminoso consta de tres ondas:
(1) el primer término representa una onda plana propagándose en la misma dirección de la onda que incide sobre el holograma;
(2) el segundo término presenta una onda propagándose en la dirección positiva del eje x a un ángulo θ con el eje z (el exponente contiene el término θsinikx ). Esta es una onda esférica la que es cóncava en la dirección de propagación [el exponente contiene el término
)2/( 02 zikx− ], es decir es una onda
esférica convergiendo al foco localizado en el centro de curvatura de la superficie. Este foco sirve como una imagen real del punto objeto. Puede apreciarse que es la imagen del espejo del punto objeto registrado sobre el holograma si el plano del espejo coincide con el plano del holograma, y el punto objeto está situado relativo al holograma del mismo modo que durante la elaboración del holograma.
10
(3) el tercer término en (24) representa una onda propagándose en la dirección positiva del eje x a un ángulo θ con el eje z (el exponente contiene el término
θsinikx− ). Esta onda es esférica con su cara cóncava en contra de la dirección de propagación [el exponente contiene el término
)2/( 02 zikx ], es decir es una onda
esférica divergente absolutamente idéntica a la onda en propagación desde el punto objeto durante el registro del holograma, además produce una imagen virtual del punto en la posición donde el punto objeto fue colocado durante el registro del holograma. Si la onda cae en el ojo humano produciría la misma percepción que la producida por una onda esférica divergiendo del punto mismo. Así el registro holográfico permite una completa construcción del frente de onda.
HOLOGRAMA DE UN OBJETO ARBITRARIO
El frente de onda de un objeto
arbitrario está compuesto de los frentes de onda formados por sus puntos. Así el registro del holograma de un objeto arbitrario se realiza de la misma manera que del objeto puntual, excepto que la onda de señal que trae información sobre el objeto debe ser coherente con la onda de referencia. Para este propósito el objeto es iluminado por una onda coherente con la onda de referencia. Esto puede ser realizado con la ayuda de varios métodos.
En el registro de un holograma
la onda de referencia está formada por el espejo de reflexión de la onda usada para iluminar el objeto. La onda que viene del objeto a la placa fotográfica puede ser presentada en el plano de la placa en la siguiente forma:
[ ]),(
1 ),(),( yxkztiesf eyxEyxE ϕω −−−= ,
(25) donde ),(1 yxE y ),( yxϕ son la amplitud y las distribuciones de fase del campo de la luz desde la fuente. La onda de referencia está presente en la forma (19). El cuadrado del valor absoluto de la intensidad del campo eléctrico registrado sobre el holograma está dado por la siguiente expresión en lugar de (21):
( ) ( )( )ϕθϕθ −−− ++
+=sinsin
10
21
20
2
kxikxi eeEE
EEE.
(26)
Cuando el holograma está
iluminado por una onda monocromática se obtiene la expresión similar a (24) para la onda reconstruida:
11
( ) ( )
( )
( )ϕθω
ϕθω
ω
γγ
γτ
−−−−
+−−−
−−
−
−
−==
sin120
sin120
21
202 2
kxkzti
kxkzti
kztiregout
eEEE
eEEE
eEEEEE
.
(27) Como en (24) esta relación
describe la onda transmitida y las ondas que producen las imágenes real y virtual del objeto.
La onda que produce la imagen
virtual del objeto es una reconstrucción exacta de la onda que emana directamente de él.
Esta imagen virtual es
tridimensional y se puede obtener una vista lateral del objeto cambiando el ángulo de vista. Los lados del objeto pueden ser vistos lateralmente moviendo la cabeza. El objeto también puede ser fotografiad desde diferentes ángulos bajo la condición claro está de que el objetivo de la cámara esté bajo la onda de reconstrucción.
Durante el registro del
holograma las ondas de señal y de referencia deben ser mutuamente coherentes. En cualquier caso el ancho de coherencia no debe ser menor al tamaño del objeto, y la longitud de coherencia no debe ser menor que la diferencia de caminos entre las ondas de señal y la de referencia. Bajo condiciones reales esto significa que la radiación usada en el registro del holograma debe ser de un alto grado de coherencia espacial y temporal. Este requerimiento lo cumple la radiación láser. La reconstrucción de hologramas se efectúa también con la ayuda de láseres. Sin embargo la frecuencia de la radiación láser usada en la reconstrucción del holograma puede diferir de la frecuencia usada en la elaboración del mismo. Esto es debido al hecho de que la reconstrucción del holograma se efectúa debido a la difracción de la onda incidente sobre el mismo. Los ángulos de difracción se
incrementan con la longitud de onda. Así cuando un holograma es reconstruido usando radiación de longitud de onda más larga que la usada en su elaboración la imagen es más grande que el objeto mismo.
REPRODUCCIÓN
TRIDIMENSIONAL DE UN OBJETO La imagen virtual obtenida con
la ayuda de un holograma es vista como una fotografía tridimensional. En cierto sentido la imagen real del objeto es su reproducción tridimensional pero sus relaciones de paralaje son opuestas a las del objeto real. Este aparece suspendido en el aire y puede ser fotografiado. Así una reconstrucción espacial es posible, es decir una ilusión puede ser creada en un punto del espacio donde en realidad no hay nada.
HOLOGRAMAS GRUESOS En contraste con el método de
registro de hologramas sobre placas fotográficas ordinarias con una fina capa de emulsión, el científico soviético Yu. N. Denisyuk propuso en 1962 el método del “holograma grueso” en el cual el patrón de interferencia de los rayos difractados no es bidimensional sino tridimensional y cubre todo el grosor de la emulsión.
Según este método una onda
plana que puede ser registrada usando un dispositivo como el mostrado en el cual una placa fotográfica convencional es reemplazada por una capa de emulsión gruesa. Los vectores de la señal y de referencia son notados con k y k0. Como en (9) el cuadrado de la amplitud de la intensidad del campo puede ser escrito como
12
[ ]rkkEE
EEeEeEE ikrrik
⋅−+
+=+=
)(cos2 010
21
20
2
102
0
.
(28)
La condición para los valores
máximos de 2
E puede ser escrita en la forma
mrkk π2)( 0 =⋅− ( ),...2,1,0 ±±=m .
(29)
Esta ecuación representa un sistema de planos perpendiculares al vector kk −0 . La distancia d entre los planos satisface la siguiente condición basada en (29):
π20 =− dkk . (30)
Considerando que 0kk = , se obtiene
( )2/sin20 θkkk =− . (31) Esto da
( )[ ]2/sin2 θλ=d . (32)
En particular cuando dos ondas
que vienen de direcciones opuestas ( )πθ = interfieren, los planos de
máximo oscurecimiento son paralelos a los frentes de onda de las ondas que interfieren. Se pude concluir sobre la base de (32) que la distancia entre los planos es de 2/λ=d .
LEY DE BRAGG Las ondas son parcialmente
reflejadas y parcialmente transmitidas a través de cada plano de oscurecimiento máximo en el cual la máxima densidad de partículas de plata reducida es concentrado. Sin embargo, la reflexión es posible en un sistema de planos paralelos solo si las ondas reflejadas de planos adyacentes aumentan cada. El ángulo de incidencia α al cual la reflexión de un sistema es planos paralelos tiene lugar está definido a través de la condición:
λα md =cos2 , (33)
donde el ángulo de refracción refrθ es igual al ángulo de incidencia, y el índice de refracción del medio entre las superficies de reflexión es igual a al unidad. La ecuación (33) se denomina ley de Bragg.
REGISTRO DE HOLOGRAMAS Y RECONSTRUCCIÓN DE UNA ONDA PLANA
13
En un holograma de una onda plana cuyo vector k forma un ángulo
βπ − con el vector de inda k0 de la onda de referencia. Los planos de máximo oscurecimiento están situados perpendicular al la dirección del vector
kk −0 . La normal a las superficies forma un ángulo 2β con el vector k, y la distancia entre la superficies está dada de acuerdo a (32) por la relación
[ ] )cos2(2/)2(sin2 βλ
βπλ =−=d .
Esto da
[ ] λαβλ m=cos)cos2/(2 (34)
o
βα coscos m= . (35)
De aquí se concluye que solo la
reflexión de primer orden es la que tiene lugar ( )1=m y βα = . En consecuencia solo la onda con el vector de onda k0 es reflejada y el vector de onda de la onda reflejada es k. En otras palabras si el holograma de una onda plana es registrado son la ayuda de una onda de referencia de la misma frecuencia, la iluminación del holograma por la onda de referencia conduce a una reconstrucción de la onda plana registrada en el holograma.
REGISTRO DE HOLOGRAMAS Y RECONSTRUCCIÓN DE UNA ONDA ESFÉRICA
En una región pequeña lejos de
la fuente, una onda esférica puede ser considerada como una onda plana. Así exponiendo una placa fotográfica gruesa y un objeto puntual A a la misma onda de referencia de vector de onda k0, se obtiene en el cuerpo de la emulsión un conjunto de superficies de máximo oscurecimiento. La distancia entre ellas satisface la condición (32) con
βπθ 2−= . Se concluye con lo dicho sobre (35) que la exposición de un holograma a una onda plana con un vector de onda k0 conduce a la completa reconstrucción de la onda esférica registrada sobre el holograma como resultado de la reflexión de la onda plana del patrón de difracción formado en el cuerpo de la emulsión durante el registro del holograma.
REGISTRO HOLOGRÁFICO Y
RECONSTRUCCIÓN DE LA IMAGEN DE UN OBJETO ARBITRARIO
Cuando una placa fotográfica y
un objeto son expuestos a la misma onda, cada punto sobre el objeto forma un patrón de difracción en el cuerpo de la emulsión como se ha descrito anteriormente. El agregado del patrón de difracción de todos los puntos sobre el objeto forma el holograma.
14
La reconstrucción de la imagen
es efectuada exponiendo el holograma a una onda coincidente con la onda de referencia usada durante el registro del holograma. La imagen del objeto es virtual y está en la posición donde el objeto real estaba durante el registro del holograma. Tal reconstrucción de la imagen tiene una desventaja significativa: la onda reconstructiva coincide en el espacio con la onda reconstruida. Para eliminar esta desventaja se puede iluminar el holograma por una onda con una vector de onda k0 dirigida a un ángulo apropiado a la superficie del holograma. La onda esparcida del patrón de difracción es observada a un ángulo de reflexión que es igual al ángulo de incidencia. Consecuentemente, las ondas reconstructiva y reconstruida se separan en el espacio. La imagen del objeto es virtual y su posición depende del ángulo al cual el holograma es iluminado.
Debido a que la distancia d entre las superficies de máxima oscuridad es alrededor de λ/2 se concluye que 1=m en (33). Esto simplifica la reconstrucción de hologramas gruesos y también hace posible obtener imágenes coloreadas.
Un holograma grueso puede ser
usado para producir una imagen real de un objeto. Para este propósito se debe iluminar el holograma desde el mismo lado en el cual el objeto estaba situado durante el registro. Puede verse que la onda reconstruida es convergente y así produce una imagen real del objeto.
IMAGEN TRIDIMENSIONAL
COLOREADA Es bien conocido que cualquier
color puede ser sintetizado de tres colores independientes. Estos usualmente son el rojo, amarillo y azul. Una imagen coloreada es la combinación de estos tres colores. Para obtener una imagen coloreada el objeto es expuesto durante el registro a las ondas correspondientes a los tres colores primarios. Tres patrones de difracción de las tres diferentes ondas son registradas en el holograma. De acuerdo con (33) Solo las ondas que tiene frecuencias que fueron usadas en el registro son reflejadas y sus intensidades coinciden con las intensidades de las ondas durante el registro. Esto significa que la onda reconstruida produce una imagen tridimensional coloreada del objeto.
La calidad de la imagen depende
del poder de resolución de la emulsión fotográfica, de la naturaleza de las distorsiones en el patrón de difracción debido a la deformación mecánica en la emulsión durante el revelado y secado, así como de otros factores. Al presente es posible producir hologramas de alta calidad.
15
PECULIARIDADES DE LOS HOLOGRAMAS COMO PORTADORES DE INFORMACIÓN
La radiación desde todos los
puntos del objeto incide sobre cualquier parte del holograma. Esto significa que una parte del mismo contiene toda la información sobre el objeto almacenada por todo el holograma. Si un holograma es dividido en muchas partes, cada parte permite una reconstrucción de la imagen entera del objeto. En otras palabras una parte del holograma contiene la misma información que todo el holograma. Así un deterioro de la calidad de registro en algunas partes del holograma (por ej. frotamientos o partículas) no resulta en un deterioro de la calidad de la imagen. La información registrada sobre un holograma tiene un margen de alta confiabilidad.
Un holograma lleva
incomparable más información que una fotografía convencional. La capacidad y confiabilidad de un holograma lo hace una herramienta muy prometedora para la transmisión de información.
APLICACIONES DE LA
HOLOGRAFÍA La tarea fundamental de la
holografía es reproducir imágenes tridimensionales. El desarrollo de técnicas holográficas de placa gruesa hace posible crear imágenes coloreadas tridimensionales. Esta idea esta siendo explorada con el objeto de producir cine y televisión holográficos, entre otros.
Los avances más significativos
en los aspectos tecnológicos han sido obtenidos en el campo de la interferometría holográfica. La onda reconstruida de un holograma produce una copia del objeto en el instante cuando el holograma fue elaborado. Si esta onda es comparada con una onda del objeto reconstruido de un holograma elaborado a un instante de tiempo
diferente se pueden sacar conclusiones sobre el cambio del objeto en el periodo entre los dos registros. Debido a que un holograma registra un objeto con una alta precisión este método permite analizar cuidadosamente el fenómeno que afecta a un holograma tal como deformación, vibraciones etc. Este método se llama interferometría holográfica. El holograma es influenciado no solo por el desplazamiento espacial de las partes del objeto o por su desplazamiento como un todo, sino también por las condiciones de reflexión y refracción de la luz por el objeto así como otros factores los cuales causan modulaciones de amplitud o fase de la luz. Así la interferometría óptica es también usada para el estudio de distribuciones de stress en un cuerpo, torques, distribuciones de temperatura, etc. La holografía puede ser también usada para asegurar la precisión de partes en maquinarias.
Con frecuencia se requiere
obtener la imagen tridimensional de un objeto que no existe todavía, y así lo s métodos ópticos no están en la posibilidad de elaborar un holograma de tal objeto. En este caso el holograma es obtenido con la ayuda de un computador (holograma digital) y los resultados de la computación son trasferidos a una placa fotográfica. La imagen tridimensional del objeto de ese holograma de computador es entonces reconstruido por métodos ópticos usuales. La superficie del objeto obtenido por medio del holograma de computador es usada como patrón y la superficie del objeto real a ser preparado por la instrumentación adecuada es comparada con este patrón por el método de interferencia holográfica. La interferometría holográfica permite una comparación de la superficie del producto terminado con el patrón con una extremadamente alta precisión (hasta una fracción de la longitud de onda). Esto permite la
16
fabricación de superficies altamente complejas con la misma precisión, lo cual sería imposible sin la holografía digital y la interferometría holográfica. Naturalmente, el holograma, de computador necesita ser reconstruido por medios ópticos para comparación de la superficie patrón con la superficie a ser preparada. Es suficiente obtener el holograma del objeto transformarlo a lenguaje digital de un computador y compararlo con el holograma digital del patrón. En principio ambos métodos son idénticos.
Las peculiaridades del
holograma como portadores de información hacen que valga la pena desarrollar las técnicas de la memoria holográfica caracterizada por su más larga capacidad, confiabilidad lata velocidad computacional, etc.
Los hologramas pueden también
ser usados efectivamente en la resolución de problemas relacionados con identificación de imágenes. En el sentido físico este problema se reduce al filtrado espacial de imágenes. La onda plana que emerge de la lente L1 en la figura 214 incide sobre una estructura de difracción S. La señal que sale de S es la que debe ser identificada. Una placa con la señal registrada es colocada en el primer foco de la lente L2, al segundo foco de la cual la mascara S* de la señal S es colocada. Una máscara es una estructura de difracción la que a la onda plana pasar a través de sí. La relación entre el registro en S y la máscara S* está determinada del hecho de que la lente trasfiere el patrón de difracción de un plano focal a otro mediante la transformación de Fourier de S (es por eso que se lo denota). Un
detector de energía luminosa es colocado en el foco de la lente L3. Si S es una señal para la máscara S, la energía total que pasa a través de la lente es concentrada en el foco. Si, sin embargo S no es una señal para S*, la onda que emerge de S* no será plana, y así la energía luminosa que pasa a través de la lente L3 no convergerá en el foco y será distribuida sobre el plano focal. Como resultado, la concentración de la energía que llega al foco no será detectada. Se puede en consecuencia concluir que S no contiene la señal que está siendo buscada con la ayuda de la máscara S*. Así el procedimiento de identificación incluye la “presentación” de las diferentes imágenes para S y la selección de correspondiente a la imagen registrada en la máscara S*.
Este diagrama simplificado
puede ser mejorado. Por ejemplo si la señal es abastecida a todas las máscaras a las cuales puede corresponder, la mascara coincidiendo la señal responderá a ella. Así la imagen registrada en S será identificada.
En el diagrama esquemático para
la filtración espacial para la identificación de imágenes, S y S* pueden ser hologramas. Esto aumenta las posibilidades del método debido a que la capacidad de información de los hologramas es mucho más grande que la de las fotografías.
BIBLIOGRAFÍA A. N. Matveev, Optics. Mir
publishers. Moscow. 1988. G. Lansberg, Cours elementaire de Physique, Tome 3, Vibrations et Ondes. Optique, Physique atómique et nucleaire. Editions Mir Moscou. 1988
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CONOCE MÁS SOBRE…
El ruido en verdad es una limitante de operación en algunas profesiones que tienen que ver con la electrónica, telecomunicaciones, automatización y demás ocupaciones que de una u otra forma trabajan con el manejo de señales. Pero a pesar de todo el ruido es una señal pero tiene la particularidad de que es una señal indeseada que contamina la señal que me interesa.
Y es que cuando se trabaja con señales parece que todo a nuestro alrededor produce ruido, por ejemplo: el ruido térmico que es producido por el movimiento de electrones en un conductor, el ruido impulsivo que son los ruidos externos al sistema, el ruido de íntermodulación que lo producen las señales que poseen otra frecuencia y se
encuentran en el mismo sistema, el ruido de acoplamiento producido por los contactos falsos entre la etapas de un sistema…. y así habrá tantas clases ruidos como avances tecnológicos vayan apareciendo.
Podríamos decir que SEÑAL es "lo que nos interesa", digamos nuestra novia y RUIDO es lo que "no nos interesa", digamos el hermanito de nuestra novia.
Si establecemos una relación entre "lo que nos interesa" y lo que "no nos interesa", tendremos una idea de la CALIDAD sea de la recepción o del procesamiento de una señal. Por ej: es mejor una novia con un solo hermanito que otra con cinco. Puesto que la "novia ideal" (sin hermano), no existe, siempre queda el recurso de aumentar la
El ruido…nuestro límite teórico mas allá, es ciencia ficción
Carlos Calderón Córdova PROFESIONAL EN FORMACIÓN, 9no CICLO, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
Creo que todos nos hemos dado cuenta que para la teoría y sus respectivas fórmulas no existe límite, para ellas todo es posible incluso para los casos extremos, pero a final de cuentas siempre nos arroja un resultado. Pero si nos ponemos a llevar a la práctica esos conocimientos nos encontramos con un fenómeno (el ruido) que se encarga de ponerle un límite a esta teoría y si logramos vencer este límite (lo cual lo dudo mucho) se podría decir que lo que sigue es ciencia ficción.
En el presente artículo me referiré al ruido, pero no lo trataré de una forma técnica, sino más bien conversaré acerca de él de forma tal que hasta alguien que se encuentra iniciándose en su vida de profesional en formación, lo pueda comprender.
LA RELACIÓN SEÑAL / RUIDO
INTRODUCCIÓN
18
→→=
RUIDOSEÑAL
NS
cantidad de novias para que la calidad del "enlace" sea aceptable. Así
Cuanto mayor sea este resultado mayor será la calidad del enlace.
Hay UNA SOLA CLASE DE SEÑAL, la que nos interesa (nuestra novia) pero en cambio, desafortunadamente para nosotros, hay diferentes clases de ruido (la suegra, el padre de la novia, los otros pretendientes, etc.), y corresponde analizarlos separadamente para ver cómo podemos tratar con ellos.
Podemos desglosar al ruido en los de origen natural y en los producidos por el hombre con sus máquinas y artefactos eléctricos.
Descargas eléctricas producidas en las tormentas (tanto locales como sumamente distantes que alcanzan al receptor por propagación ionosférica, etc).
Descargas eléctricas producidas por el desplazamiento de gases en la atmósfera.
Explosiones solares.
Fuentes de radioondas en el espacio cercano y/o lejano (Ruido del Sol, planetas gigantes, etc.).
Ruido del sistema de encendido
de los automotores
Escobillas de motores eléctricos (alternador en el automóvil)
Sistemas de iluminación fluorescente, lámparas de vapor de mercurio, etc.
Ruidos de computadoras y demás dispositivos digitales
Ruidos producidos por falsos contactos y/o aisladores defectuosos en la red eléctrica
Ruidos que ya se encargarán de inventar…
En contrapartida existe también otra clase de ruido inherente a la tecnología de los elementos empleados para recolectar la señal. Estos son los que la tecnología intenta minimizar mejorando las técnicas y los métodos de recuperación de la información.
También hay una clase de ruido que obedece a leyes de la física inexorables y que por ende no podrán ser eliminados con el avance de la tecnología.
Representan el LIMITE teórico
que podemos alcanzar, más allá comienza la ciencia ficción... A esta clase pertenece, por ejemplo, el ruido de agitación térmica que se genera en la resistencia que representa la antena para los bornes del receptor (resistencia de radiación).
El ruido de agitación térmica es producido por el hecho de que la antena se encuentra a una temperatura cualquiera, distinta del cero absoluto. En efecto, los electrones libres en un resistor se mueven debido a su energía térmica chocando con la estructura cristalina de la resistencia y zigzagueando en forma absolutamente aleatoria. En promedio la corriente neta por el resistor es cero, pero en algunos momentos una cantidad mayor de electrones se dirigen, digamos hacia la
Lo que nos interesa Lo que no nos interesa
RUIDOS EXTERNOS NATURALES
RUIDOS EXTERNOS TECNOLÓGICOS
HABLEMOS DE UN LIMITANTE
19
izquierda y en el momento siguiente la situación se invierte siendo mayor la cantidad de electrones que van en sentido inverso. Esto origina en los bornes del resistor una tensión fluctuante, siempre presente, que escuchamos como un sonido semejante a un chiflido. En la antena estas corrientes fluctuantes también se producen, resultando que son iguales a las que se presentarían sobre un resistor igual a su resistencia de radiación.
La única manera de evitar el ruido anteriormente mencionado así como algunas otras clases de ruido es que nuestros dispositivos se encuentren a una temperatura del cero absoluto.
¡No importa cuál sea la banda que empleemos, allí estará ESE RUIDO MOLESTO!. Es tan uniforme ¡que su espectro es esencialmente plano hasta frecuencias del orden de los millones de MHz...!, de todos modos como con el tiempo todo se arregla, más tarde o más temprano la expansión del universo (si es que continúa) se encargará de hacerlo desaparecer. Claro que para entonces ni Ud. ni yo estaremos interesados en ninguna clase de ruidos y si lo estuviéramos, haría tanto, pero tanto frío que no nos preocuparíamos por él…
Para hacer gala de erudición les puedo decir que este es el denominado "Ruido de Johnson" ya que él lo estudió más o menos en 1.928.
Se lo denomina ruido BLANCO pues, del mismo modo que el color blanco contiene todos los colores del espectro visible, este ruido contiene "todas las frecuencias del espectro" o más precisamente una "densidad de espectro de potencia constante” (no hace falta que recuerde esta frase difícil, bastará con que sepas que es igual de molesto en cualquier frecuencia).
Los elementos electrónicos empleados en la mezcla y amplificación son destacados productores de ruido. Hacia ellos se dirigen los esfuerzos tecnológicos destinados a minimizarlos. Este tipo de ruido ha sido hasta hace pocos años DETERMINANTE pero con el tiempo se han ido desarrollando dispositivos muy perfeccionados en este sentido para la mayoría de las frecuencias que son de nuestro interés habitual.
Por ello, ahora se están fabricando mezcladores, amplificadores, filtros… con Transistores de efecto de campo de Arseniuro de Galio.
Antes afirmamos que el ruido blanco producido por la agitación térmica era de una banda muy ancha, es decir que producía energía en TODAS LAS FRECUENCIAS. Algo parecido sucede con el ruido propio de los dispositivos empleados en nuestro receptor, aunque en menor medida debido a las limitaciones propias de los materiales electrónicos que lo generan.
Pero ¡Alto!, ¡No tenemos porqué escuchar todas las frecuencias...!. Si establecemos una especie de ranura que deje pasar únicamente la porción del espectro que precisa nuestra señal, podemos evitar que se pase el resto del ruido...
SIEMPRE ESTÁ ALLÍ
ANCHO DE BANDA
20
Es como mirar por el ojo de la cerradura. Claro siempre hay un límite. Si uno trataba de espiar a su primita cuando se estaba bañando, intrigado por esas diferencias, y la primita se acercaba mucho a la puerta, uno no veía casi nada. Eso es porque la información visual (la primita) ocupaba un campo (ancho de banda de la señal que nos interesa) mayor que el que permitía ver el ojo de la cerradura (ancho de banda del filtro), con lo que, como seguramente especificará alguna remota ley de Murphy, ¡uno se perdía la parte más interesante de la información...!
El ruido puede reducirse siempre disminuyendo el ancho de banda del receptor, pero eso trae un inconveniente parecido al del ojo de la cerradura: También reduce la cantidad de información que se puede transferir en un tiempo dado.
Que los equipos producen "ruido", no es una novedad para nadie. Esos ruidos son una molestia eterna y nos acompañan en todas las bandas y modos. Podemos comprenderlos, y aunque no logremos evitarlos, al menos podremos presentarles pelea hasta donde nos sea posible.
Por lo antes expuesto concluiríamos que así hagamos hasta lo
inhumano, el ruido siempre va ha estar presente en nuestro sistema.
Por lo tanto como ingenieros, al diseñar nuestro sistema siempre debemos tomar en cuenta la presencia de este fenómeno, con el fin de establecer los parámetros necesarios para que nuestro sistema tenga un comportamiento robusto frente al ruido.
Si no has tomado en cuenta estos parámetros, por lo tanto tu sistema es inestable y un sistema inestable simplemente es inservible, salvo para aplicaciones de “juguete”.
Si has tomado una actitud similar a esta: "No leo equis revista o equis artículo, no creo que me sirva de algo". Pues déjame decirte que eres uno más de aquellos que padecen del síndrome de Yo ya me lo se todo, que lo que hace es convertirte en oídos sordos a cualquier intento de explicación racional. Esta actitud más bien te lleva a cometer una cadena de inexactitudes y necedades “tecnológicas”. Que a la larga vendrás a ser como un Terminator de la ciencia.
Para alguna pregunta acerca del contenido de este artículo o para sugerencias de temas de artículos posteriores escríbeme al e-mail: [email protected]
“¡Estudia! No para saber una cosa más, sino para saberla mejor”
Lucio Anneo Séneca
A MANERA DE CONCLUSIÓN
SIN QUE TE ROSE…
21
SIMBOLOGÍA
Electrónica Digital
Puerta AND
Puerta AND
Puerta NAND
Puerta NAND
Puerta OR
Puerta OR
Puerta NOR
Puerta NOR
Puerta OR exclusiva
Puerta OR exclusiva
Puerta NOR exclusiva
Puerta triestado
Realiza funciones de AND y NAND
Realiza funciones de OR y NOR
Inversor
Inversor
Diferencial
Inversor schmitt
Buffer
Buffer triestado
22
Buffer negado Driver
Básculas, flip flop
Báscula R-S
Báscula R-S
Báscula D
Báscula D
Báscula J-K
Báscula J-K
Flip flop T
Flip flop T
Circuitos digitales
IC Circuito integrado Símbolo genérico
Memoria Símbolo básico
Cronomedidor - 555 -
Contador binario 4 bit
Decimal codificado binario BCD a un descodificador de 7 segmentos
Contador decádico decimal codificado binario ( BCD )
23
Contador decádico con 10 salidas codifiadas
Decodificador 1 a 4
DAC Convertidor analógico / digital
Multiplexor
Semisumador
Sumador
Displays
Display 7 segmentos
Display 16 segmentos ( alfanumérico )
Convenciones de programación
Conexión programable intacta
Conexión fija
Sin conexión
nomenclatura americana digital compuertas lógicas compuertas lógicas puertas lógicas
Fuente: http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/
24
BIOGRAFÍAS
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
Físico italiano, hijo de una madre procedente de la nobleza y de un padre de la alta burguesía, recibió una educación básica y media de características humanista, pero al llegar a la enseñanza superior optó por una formación científica. En el año 1774, es nombrado profesor de física de la Escuela Real de Como. Justamente, un año después Volta realiza su primer invento de un aparato relacionado con la electricidad. Con dos discos metálicos, separados por un conductor húmedo, pero unidos con un circuito exterior logra, por primera vez, producir corriente eléctrica continua. Entre los años 1776 y 1778 se dedica a la química y descubre y aísla el gas de metano. Un año más tarde, en 1779, es nombrado profesor titular de la cátedra de física experimental en la Universidad de Pavia.
Volta era amigo de Luigi Galvani y, cuando éste descubrió en 1780, con la máquina que describimos en su respectiva biografía, que el contacto con dos metales diferente con el músculo de una rana producía electricidad, también empezó a hacer sus propios experimentos de electricidad-animal, pero llegó a otra conclusión en el año 1794: que no era necesario la participación de los músculos de los animales para producir corriente. Este hallazgo, le produjo una multiplicidad de conflictos, no sólo con su amigo Galvani, sino con la mayoría de los físicos de la época que eran adherentes a la idea de que la electricidad sólo se producía a través del contacto de dos metales diferentes con la musculatura de los animales. Sin embargo, cuando Volta logró construir la primera pila eléctrica, demostró que él se
encontraba en lo cierto y había ganado la batalla frente a sus colegas.
Alessandro Volta comunica su descubrimiento de la pila a la Royal London Society, el 20 de marzo de 1800. La correspondiente carta fue leída en audiencia del 26 de junio del mismo año, y después de reproducciones del invento efectuadas por los miembros de la sociedad se le otorgó a Volta el correspondiente crédito. En el año 1801, en el mes de septiembre, viaja a París aceptando una invitación del propio Napoleón Bonaparte para que exponga las características de su invento en el Instituto Nacional de Ciencias de Francia. El propio Bonaparte participó con entusiasmo en las correspondientes sesiones y exposiciones y recomendó para Volta los máximos honores para él. El 2 de noviembre del mismo año, la comisión de científicos distinguidos por el Instituto Nacional de Ciencias para evaluar el invento de Volta, emitió el informe correspondiente aseverando su validez y recomendando para Volta la más alta distinción de la institución, la medalla de oro al mérito científico.
El 1 de mayo de 1806, Volta es elegido como Caballero de la Corona de Hierro del reino de Lombardia. En 1809 es designado senador de la corte y, en 1810, se le otorga el título nobiliario de conde. Voltio, la unidad de potencia eléctrica, se denomina así en honor a este portentoso –en el buen sentido- de las ciencias. Sus trabajos fueron publicados en cinco volúmenes en el año 1816, en Florencia. Sus últimos años de vida los pasó en su hacienda en Camnago cerca de Como, donde fallece el 5 de marzo de 1827.
25
Fuente: http://www.astrocosmo.cl/biografi/
b-a_volta.htm
26
ELECTRÓNICA AL DÍA
Nanotechnology (término inglés) ¿Qué es? concepto, definición, significado...
La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la nanotecnología).
Nos interesa, más que su
concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la medicina (nanomedicina), etc.
Estas nuevas estructuras con
precisión atómica, tales como nanotubos de carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden introducirnos en una nueva era, tal como señala Charles Vest (ex-presidente del MIT). Los avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y social.
La nanociencia está unida en gran
medida desde la década de los 80 con Drexler y sus aportaciones a la"nanotecnología molecular", esto es, la construcción de nanomáquinas hechas de átomos y que son capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares. Desde entonces Eric Drexler (personal webpage), se le considera uno de los mayores visionarios sobre este tema. Ya en 1986, en su libro "Engines of creation" introdujo las
promesas y peligros de la manipulación molecular. Actualmente preside el Foresight Institute.
El padre de la "nanociencia", es
considerado Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.
Existe un gran consenso en que la
nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como anunció hace unos años, Charles Vest (presidente del MIT).
Supondrá numerosos avances para
muchas industrias y nuevos materiales con propiedades extraordinarias (desarrollar materiales más fuertes que el acero pero con solamente diez por ciento el peso), nuevas aplicaciones informáticas con componentes increíblemente más rápidos o sensores moleculares capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más dedicadas del cuerpo humano como el cerebro, entre otras muchas aplicaciones. Podemos decir que muchos progresos de la nanociencia estarán entre los grandes avances tecnológicos que cambiarán el mundo. Fuente: http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm
27
FORMULARIO DE…
Integrales Formas elementales
1. += cudu
2. += caudua
3. +=+ duugduufduuguf )()()]()([
4. )1(1
1
≠++
=+
ncnu
duun
n
5. cuudu += ln
Formas racionales que contienen bua +
6. [ ] ++−+=+
cbuaabuabbua
duuln
12
7. ( ) cbuaabuaabuabbua
duu +
+++−+=+ ln)(2
211 22
3
2
8. ( ) +
++
+=
+cbua
buaa
bbua
duuln
122
9. ( ) +
+−
+−+=
+cbuaa
buaa
buabbua
duuln2
1 2
32
2
10. ( ) ( )
cbuabua
abbua
duu +
+−
+=
+ 1
21
223
11. ( ) ++
=+
cbua
uabuau
duln
1
12. ( ) +++−=+
cu
buaab
aubuaudu
ln1
22
13. ( ) ( ) cbua
uabuaabuau
du ++
++
=+ ln
1122
Formas que contienen bua +
14. ( )( ) cbuaabub
dubuau ++−=+ 23
323
152
15. ( )( ) cbuaaabuubb
dubuau +++−=+ 23222
32 81215
1052
16. ( )( ) ( ) +
+−
++=+ − dubuau
nban
nbbuau
dubuau nn
n 12
3
322
322
28
17. ( ) ++−=+
cbuaabubbua
duu2
32
2
18. ( ) cbuaaabuubbbua
duu +++−=+
2223
2
84315
2
19. ( ) ( ) ++−
++
=+
−
buaduu
nban
nb
buau
buaduu nnn 1
122
12
2
20. =+ buau
du
0arctan2
0ln1
<+−+
−
>+++−+
asicabua
a
asicabua
abua
a
21. ( )( )
( ) +−−−
−+
−=+ −− buau
dunanb
una
bua
buaudu
nnn 11 1232
1
22. +++=
+buau
duabua
u
dubua2
23. ( )( )
( )( ) −−
+−−−
−+−=
+11
23
1252
1 nnn u
dubua
nanb
unabua
u
dubua
Formas que contienen 22 ua ±
24. cau
auadu +=+ arctan
122
25. =+−+=
− cauau
auadu
ln21
22
ausicau
arca
ausicau
ha
>+
<+
coth1
arctan1
26. =++−=
− cauau
aaudu
ln21
22 ausic
au
arca
ausicau
ha
>+−
<+−
coth1
arctan1
Formas que contienen 22 au ± En las fórmulas 27 a 38 se puede sustituir
29
( )22ln auu ++ por au
arcsenh
22ln auu −+ por au
harccos
u
aua 22
ln++
por ua
arcsenh
27. cauuau
du +±+=±
22
22ln
28. cauua
auu
duau +±+±±=± 22
22222 ln
22
29. ( ) cauua
auauu
duauu +±+−±±=± 22
42222222 ln
82
8
30. cu
auaaau
u
duau+
++−+=
+
2222
22
ln
31. cau
arcaauu
duau+−−=
− sec22
22
32. cauuu
au
u
duau+±++
±−=
±
2222
2
22
ln
33. cauua
auu
au
duu +±+±−±=±
222
22
22
2
ln22
34. cu
aua
aauu
du +++
−=+
22
22ln
1
35. ca
arcaauu
du +=−
1sec
122
36. cua
au
auu
du +±
±−=
± 2
22
222
37. ( ) ( ) cauua
auauu
duau +±++±±=± 22
422222
322 ln
83
528
38. ( )
caua
u
au
du +±±
=±
22223
22
Formas que contienen 22 ua −
39. cau
arcsenua
du +=− 22
40. cau
arcsena
uau
duua ++−=− 22
22222
41. ( ) cau
arcsena
uaauu
duuau ++−−=− 82
8
42222222
30
42. cua
hauacu
uaaaua
u
duua+−−=+
−+−−=
− arccosln 22
2222
22
43. cau
arcsenu
ua
u
duua+−
−−=
−
22
2
22
44. cau
arcsena
uau
ua
duu ++−−=− 22
222
22
2
45. cua
ha
cu
uaa
auau
du +−=+−+
−=− arccos
1ln
1 22
22
46. cua
ua
uau
du +−
−=− 2
22
222
47. ( ) ( ) cau
arcsena
uaauu
duua ++−−−=− 83
528
422222
322
48. ( )
cuaa
u
ua
du +−
=−
22223
22
Formas que contienen 22 uau −
49. cau
auau
auduuau +
−+−−=− 1
1arccos22
22
22
50. caua
uauaauu
duuauu +
−+−−−=− 1arccos2
26
322
32
222
51. cau
auauu
duuau+
−+−=−
1arccos22 2
2
52. cau
u
uau
u
duuau+
−−−
−=−
1arccos222 2
2
2
53. cau
uau
du +
−=− 1arccos
2 2
54. cau
auauuau
duu +
−+−−=− 1arccos2
22
2
55. ( )
caua
uauau
uau
duu +
−+−+−=− 1arccos
23
22
3
2
22
2
2
56. cau
uau
uauu
du +−
−=−
2
2
2
2
57. ( )
cuaua
au
uau
du +−
−=−
2223
2 22
58. ( )
cuaua
u
uau
duu +−
=−
223
2 22
31
Formas que contienen funciones trigonométricas
59. cuduusen +−= cos
60. cusenduu += cos
61. cuduu += seclntan
62. cusenduu += lncot
63. ( ) cucuuduu ++=++= 21
41tanlntanseclnsec π
64. cucuuduu +=+−= 21tanlncotcsclncsc
65. += cuduu tansec2
66. +−= cuduu cotcsc2
67. += cuduuu sectansec
68. cuduuu +−= csccotcsc
69. +−= cusenuduusen 241
212
70. cusenuduu ++= 241
21
cos2
71. +−= cuuduu tantan 2
72. +−−= cuuduu cotcot 2
73. −− −+−= duusen
nn
uusenn
duusen nnn 21 1cos
1
74. −− −+= duu
nn
usenun
duu nnn 21 cos1
cos1
cos
75. −− −
−= duuu
nduu nnn 21 tantan
11
tan
76. −− −
−−= duuu
nduu nnn 21 cotcot
11
cot
77. −−
−−+
−= duu
nn
uun
duu nnn 22 sec12
tansec1
1sec
78. −−
−−+
−−= duu
nn
uun
duu nnn 22 csc12
cotcsc1
1csc
79. ( )( )
( )( ) c
nmunmsen
nmunmsen
dunusenmusen +−−+
++−= 22
80. ( )( )
( )( ) +
−−+
++= c
nmunmsen
nmunmsen
dunumu22
coscos
81. ( )( )
( )( ) c
nmunm
nmunm
dunumusen +−−−
++−= 2
cos2
coscos
82. cuuusenduusenu +−= cos
32
83. cusenuuduuu ++= coscos
84. ( ) cuuusenuduusenu +−+= cos22 22
85. ( ) cusenuuuduuu +−+= 2cos2cos 22
86. −+−= duuunuuduusenu nnn coscos 1
87. −−= duusenunusenuduuu nnn 1cos
88. −
+−
+−+
+= duuusen
nmm
nmuusen
duuusen nmnm
nm cos1cos
cos 211
−
−+
+−+
+= duuusen
nmn
nmuusen nm
nm2
11
cos1cos
Formas que contienen funciones trigonométricas inversas
89. cuuarcsenuduuarcsen +−+= 21
90. cuuuduu +−−= 21arccosarccos
91. cuuuduu ++−= 21lnarctanarctan
92. cuuarcuduuarc +++= 21lncotcot
93. cuuuarcuduuarc +−−−= 1lnsecsec 2
cuhuarcu +−= arccossec
94. cuuuarcuduuarc +−++= 1lncsccsc 2
cuhuarcu ++= arccoscsc
Formas que contienen funciones exponenciales y logarítmicas
95. cedue uu +=
96. ca
adua
uu += ln
97. ( ) cueduue uu +−= 1
98. −−= dueuneudueu ununun 1
99. −−= duau
an
aau
duau unun
un 1
lnln
100. ( ) −− −+
−−= 11 1
11 n
u
n
u
n
u
udue
nune
udue
101. ( ) −− −+
−−= 11 1
ln1 n
u
n
u
n
u
udua
na
una
udua
102. cuuuduu +−= lnln
33
103. ( )
( )[ ] cunn
uduuu
nn +−+
+=
+
1ln11
ln 2
1
104. cuuu
du += lnlnln
105. ( ) cnunnusenana
edunusene
auau +−
+= cos22
106. ( ) cnusennnuana
edunue
auau ++
+= coscos 22
Formas que contienen funciones hiperbólicas 107. cuduusenh += cosh
108. cusenhduu += cosh
109. cuduu += coshlntanh
110. cusenhduu += lncoth
111. ( ) cusenhduuh += arctansec
112. cuduuh += 2
1tanhlncsc
113. cuduuh += tanhsec 2
114. cuduuh +−= cothcsc 2
115. cuhduuuh +−= sectanhsec
116. cuhduuuh +−= csccothcsc
117. cuusenhduusenh +−= 21
2412
118. cuusenhduu ++= 21
241
cosh 2
119. +−= cuuduu tanhtanh 2
120. cuuduu +−= cothcoth 2
121. cusenhuuduusenhu +−= cosh
122. cuusenhuduuu +−= coshcosh
123. ( ) cnunnusenhana
edunusenhe
auau +−
−= cosh22
124. ( ) cnusenhnnuana
edunue
auau +−
−= coshcosh 22
Fuente: www.matematicas.net
34
CURIOSIDADES
La luz es el límite insuperable de
velocidades en el Universo
La velocidad de la luz (casi
300.000 kilómetros por segundo en el vacío) ha sido definida como el límite de velocidades en el Universo. Aunque como “luz” debe entenderse no sólo el espectro visible, lo que nuestros ojos ven (los colores del arco iris), sino cualquier tipo de radiación electromagnética, desde ondas de radio hasta rayos gamma, pasando por microondas, rayos X, etc. Lo único que cambia entre estos tipos de radiación es su cantidad de energía.
Pues bien, según las teorías de Albert Einstein, corroboradas a lo largo de casi un siglo, cualquier cuerpo que se pretendiese acelerar hasta alcanzar la velocidad de la luz necesitaría un aporte de energía infinito.
Dicho de otro modo, si usted
intentara poner su coche a velocidad luz, tendría que gastar toda la gasolina del mundo y aun así no lo conseguiría.
A velocidad luz ocurrirían, además, ciertos fenómenos curiosos. Uno de ellos puede cuantificarse gracias a uno de los descubrimientos del físico holandés Hendrik Antoon Lorentz. Este científico y premio Nóbel de física llegó a la conclusión de que la forma de los cuerpos varía en función de su velocidad. Así, por ejemplo, la longitud “real” de un cuerpo viene dada por la expresión:
Donde: “L” es la longitud real. “L’ ” la longitud en reposo. “v” la velocidad del objeto. “c” la velocidad de la luz en el vacío.
Según esta expresión, un hombre que midiera 1,80 m en reposo y que viajara a una velocidad del 75% de la velocidad de la luz (unos 225.000 Km/s), aumentaría su altura hasta alcanzar 2,72 m. Todo un gigante, ¿verdad? Pero supongamos ahora que el mismo hombre viajara a una velocidad de 99% de la de la luz (a alrededor de 297.000 Km/s). En este caso, su altura llegaría a 12,76 m. Ya no sería un gigante, sino Godzilla.
¿Y qué ocurriría si la velocidad
del hombre fuera igual a la de la luz? Pues bien, en este hipotético caso (ya sabemos que imposible), el denominador de la expresión anterior se anularía, pues tendríamos que v=c, ¡luego la altura del hombre pasaría a ser infinita! Fuente: http://www.acta.es/articulos_mf/27023.pdf
35
¿QUÉ ES LA ITU-T ?
ITU Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) Origins
The ITU Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) is one of the three Sectors of the International Telecommunication Union (ITU). ITU-T was created on 1 March 1993 within the framework of the "new" ITU, replacing the former International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT) whose origins go back to 1865. Mission
The ITU-T mission is to ensure an efficient and on-time production of high quality standards (Recommendations) covering all fields of telecommunications except radio aspects. Activities
Standardization work is carried out by 13 Study Groups, in which representatives of the ITU-T membership develop Recommendations for the various fields of international telecommunications. The priority fields of study include:
• IP interworking and related matters • Network aspects of mobility • Network access technologies (xDSL) • Optical networking technologies • Tariff and accounting issues • Multimedia services and systems ITU-T standardization activities are conducted in cooperation with many other standards
development organizations (SDOs). ITU-T also conducts seminars and workshops within its domains of competence. Products
The main products of ITU-T are the Recommendations. At present, more than 2700 Recommendations (Standards) are in force. Recommendations are standards that define how telecommunication networks operate and interwork. ITU-T Recommendations are non-binding, however they are generally complied with due to their high quality and because they guarantee the interconnectivity of networks and enable telecommunication services to be provided on a worldwide scale. Other products include ITU-T Handbooks and Supplements.
Structure
The ITU Telecommunication Standardization Study Groups (SG) and their Working Parties are at the core of the standardization work. They study the Questions and elaborate the Recommendations.
The Telecommunication Standardization Advisory Group (TSAG) reviews
priorities, programmes, operations, financial matters and strategies for the Sector, follows up on the accomplishment of the work programme, restructures and establishes ITU-T Study Groups, provides guidelines to the Study Groups, advises the Director of TSB, elaborates A-series Recommendations on organization and working procedures.
The World Telecommunication Standardization Assembly (WTSA), which takes place every four years, defines general policy for the Sector, establishes the Study Groups and approves their work programme for each study period of four years, appoints the Study Group Chairmen and Vice-Chairmen.
The Telecommunication Standardization Bureau (TSB) acts as the Secretariat of ITU-T, organizing and coordinating the work of the sector.
Fuente: http://www.itu.int/ITU-T/info/itu-t/info.html
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¿QUÉ VES?
¿Qué secretos nos descubre esta imagen? Como puedes observar, existen dos mundos distintos ocupando al mismo tiempo el mismo lugar. Por un lado, fíjate en el mundo de
la mano que aguanta una esfera reflejante y por el otro, puedes ver en el reflejo de la esfera y de forma indirecta, una habitación entera con el hombre que aguanta la esfera.
El centro del mundo reflejado es el ojo del hombre que mira con fijeza la esfera y al mismo tiempo parece que nos mire a nosotros inalterablemente.
Fuente: http://www.portalmix.com/efectos/psicodelia/psicodelia_v_0065.shtml
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HUMOR
¿CÓMO SE PONEN LAS NOTAS?
DEPARTAMENTOS ¿CÓMO PONEN LAS NOTAS?
ESTADÍSTICA Se colocan los estudiantes por orden alfabético sobre una gráfica, distribuidos a lo largo de una gaussiana.
PSICOLOGÍA Los estudiantes hacen una mancha en el examen, y el
profesor pone la nota de acuerdo con lo primero que le sugiere dicha mancha.
COMPUTACIÓN Se usa un generador de números aleatorios.
HISTORIA Cada estudiante recibe la misma nota que el año anterior.
RELIGIÓN Dios pone las notas. (Inapelable)
FILOSOFÍA ¿Para qué queréis notas?
DERECHO Los estudiantes tienen que defender el por qué se merecen un sobresaliente.
MATEMÁTICAS Las notas son variables aleatorias.
Fuente: http://platea.pntic.mec.es/~jescuder/cie_gene.htm
“Es una cosa bastante repugnante el éxito. Su falsa semejanza con el mérito engaña a los hombres”
Víctor Hugo