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Aplicaciones de la refraccion

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by

Danilo Castaño Velasquez

on 19 November 2015

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Transcript of Aplicaciones de la refraccion

REFRACCION DE LA LUZ

Aplicaciones de la refraccion
Descomposicion de la luz
La luz procedente de una estrella ,
luz blanca,
esta compuesta de luces de diferentes colores, las cuales presentan una longitud de onda y una frecuencia específicas.

La dispersión de la luz es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio transparente y se refracta, mostrando a la salida de éste los respectivos colores que la constituyen.

La dispersión de la luz tiene una velocidad de propagación cuando atraviesa el medio.El material absorbe y reemite la luz cuya frecuencia es cercana a la frecuencia de oscilación natural de los electrones que están presentes en él, ésta luz se propaga un poco más despacio en comparación a luz de frecuencias distintas. Estas variaciones en la velocidad de propagación dependen del índice de refracción del material y hacen que la luz, para frecuencias diferentes, se refracte de manera diferente. En el caso de una doble refracción (como sucede en el prisma) se distinguen entonces de manera organizada los colores que componen la luz blanca: la desviación es progresiva, siendo mayor para frecuencias mayores por eso , la luz roja es desviada de su trayectoria original en menor medida que la luz azul.
El prisma Optico
Un prisma es capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de un prisma triangular, de ahí su nombre.

En geometría, un prisma es un poliedro limitado por dos polígonos iguales y paralelos llamados bases y varios paralelogramos llamados caras laterales.


Fibra optica
La
fibra óptica
es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos y telecomunicaciones, consiste en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían 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.


Tipos:
Los
prismas reflectivos
son los que únicamente reflejan la luz. Como son más fáciles de elaborar que los espejos, se utilizan en instrumentos ópticos como los prismáticos, los monoculares y otros.
Los
prismas dispersivos
son usados para descomponer la luz en el espectro del arcoíris, porque el índice de refracción depende de la frecuencia.
Ley de Snell

Cuando la luz pasa del aire al vidrio del prisma disminuye su velocidad, desviando su trayectoria y formando un ángulo con respecto a la interfase. Como consecuencia, se refleja y/o se refracta la luz. El ángulo de incidencia del haz de luz y los índices de refracción del prisma y el aire determinan la cantidad de luz que será reflejada, la cantidad que será refractada o si sucederá exclusivamente alguna de las dos cosas.
Este fue un proceso echo por el físico, astrónomo y matemático Isaac Newton.

La luz blanca se descompone en estos colores principales:

Rojo (el color que sufre la menor desviación)
Anaranjado.
Amarillo.
Verde.
Celeste.
Azul.
Violeta (el color que sufre la mayor desviación)
Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una desviación distinta ya que el índice de refracción de, por ejemplo, el vidrio es diferente para cada uno de los colores.

Si la luz de un color específico, proveniente del espectro de la luz blanca, atravesara un prisma, esta no se descompondría en otros colores ya que cada color que compone el espectro es un color puro o monocromático.
¿Que es?
Los antiguos griegos usaban espejos para transmitir información, usando luz solar.



En 1820, eran conocidas las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal lisa, 90 años más tarde estas ecuaciones dieron a descubrir los cables de vidrio gracias a los físicos Demetrius Hondros y Peter Debye en 1910.


El físico irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar dentro del agua, curvándose por reflexión interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad.

De este principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en los que demostraron el potencial del cristal como medio eficaz de transmisión a larga distancia.
el ingeniero escocés John Logie Baird registró patentes que describían la utilización de bastones sólidos de vidrio en la transmisión de luz, para su empleo en su sistema electromecánico de televisión en color.
En 1952, el físico Narinder Singh Kapany, apoyándose en los estudios de John Tyndall, realizó experimentos que condujeron a la invención de la fibra óptica.

Uno de los primeros usos de la fibra óptica fue emplear un haz de fibras para la transmisión de imágenes, que se usó en el endoscopio. Usando la fibra óptica, se consiguió un endoscopio semiflexible, el cual fue patentado por la Universidad de Míchigan en 1956.
En este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con un material de bajo índice de refracción, ya que antes se impregnaban con aceites o ceras.
En esta misma época, se empezaron a utilizar filamentos delgados como el cabello que transportaban luz a distancias cortas, tanto en la industria como en la medicina, de forma que la luz podía llegar a lugares que de otra forma serían inaccesibles. El único problema era que esta luz perdía hasta el 99 % de su intensidad al atravesar distancias de hasta 9 metros de fibra.

Charles K. Kao, en su tesis doctoral de 1956, estimó que las máximas pérdidas que debería tener la fibra óptica, para que resultara práctica en enlaces de comunicaciones, eran de 20 decibelios por kilómetro.

En 1966, en un comunicado dirigido a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, los investigadores Charles K. Kao y George Hockham, de los laboratorios Standard Telecommunications, en Inglaterra, afirmaron que se podía disponer de fibras de una transparencia mayor y propusieron el uso de fibras de vidrio y de luz, en lugar de electricidad y conductores metálicos, en la transmisión de mensajes telefónicos.
demostraron que las grandes pérdidas características de las fibras existentes se debían a impurezas diminutas intrínsecas del cristal. Como resultado de este estudio fueron fabricadas nuevas fibras con atenuación de 20 dB/km y una banda pasante de 1 GHz para un largo de 1 km, con la perspectiva de sustituir los cables coaxiales. La utilización de fibras de 100 µm de diámetro, envueltas en fibras de nylon resistente, permitirían la construcción de hilos tan fuertes que no podían romperse con las manos. Hoy ya existen fibras ópticas con atenuaciones tan pequeñas de hasta 1 dB/km, lo que es muchísimo menor a las pérdidas de un cable coaxial.


El 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión telefónica a través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California.

Un dispositivo que permitió el uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue el amplificador óptico inventado por David N. Payne, de la Universidad de Southampton, y por Emmanuel Desurvire en los Laboratorios Bell. A ambos se les concedió la Medalla Benjamin Franklin en 1988.




También en 1980, AT&T presentó a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos un proyecto de un sistema de 978 kilómetros que conectaría las principales ciudades del trayecto de Boston a Washington D. C. Cuatro años después, cuando el sistema comenzó a funcionar, su cable, de menos de 25 centímetros de diámetro, proporcionaba 80 000 canales de voz para conversaciones telefónicas simultáneas. Para entonces, la longitud total de los cables de fibra únicamente en los Estados Unidos alcanzaba 400 000 kilómetros.

El primer enlace transoceánico con fibra óptica fue el TAT-8 que comenzó a operar en 1988, usando un cristal tan transparente que los amplificadores para regenerar las señales débiles se podían colocar a distancias de más de 64 kilómetros. Tres años después, otro cable transatlántico duplicó la capacidad del primero. Desde entonces, se ha empleado fibra óptica en multitud de enlaces transoceánicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales.

Hoy en día, debido a sus mínimas pérdidas de señal y a sus óptimas propiedades de ancho de banda, además de peso y tamaño reducidos la fibra óptica puede ser usada a distancias más largas que el cable de cobre.
Historia
¿Como se hace?
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