Fibras opticas, reflexao total, Exercícios de Física

Baixe Fibras opticas, reflexao total e outras Exercícios em PDF para Física, somente na Docsity! FUNDAMENTOS GERAIS DAS FIBRAS ÓPTICAS Membros do grupo: Carmen da Costa Joaquim Baptista Loco Zelito Atumane Saide Introdução  As fibras ópticas revolucionaram a comunicação e a transmissão de dados nas últimas décadas, proporcionando uma velocidade e eficiência sem precedentes. Este avanço tecnológico tem sido fundamental na criação de redes de comutação global, possibilitando a transmissão de grandes volumes de dados a longas distâncias com uma boa qualidade de sinal (baixa atenuação e imunidade a interferências electromagneticas).  À medida que a demanda por uma conectividade mais rápida e confiável cresce, as fibras ópticas continuam a desempenhar um papel crucial na infraestrutura de telecomunicações moderna. Estrutura das fibras ópticas Núcleo de vidro Revestimento Casca Princípio de funcionamento das fibras ópticas  A transmissão da luz segue sempre o mesmo princípio, independentemente do material usado ou da aplicação: é injectado um feixe de luz numa extremidade da fibra e esse feixe percorre a fibra por meios de reflexões sucessivas. A transmissão da luz é possível graças a última diferença de índice de refracção entre a casca e o núcleo, característica esta, que associa ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilitando o fenômeno da reflexão total. A luz transmitida pela fibra óptica permitem alcançar taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas e baixa taxa de atenuação Revestimento Casca Núcleo Ângulo de reflexão Ângulo de Incidência Abertura Numérica Raio em ângulo excedido Características fibras ópticas  Índice de refracção  Reflexão interna da total  Atenuação  Dispersão  Largura de Banda  Efeitos não Lineares Abertura Numérica (NA) Numerical Aperture . 2 2 NA=sina=+/n4 —No Full Acceptance Angle = 20. Exercícios Práticos 1) Uma luz com comprimento de onda de 650 nm incide na interface entre o ar (índice de refração 1) e uma fibra óptica com núcleo de índice de refração 1,48. Calcule o ângulo de refração da luz dentro da fibra se o ângulo de incidência no ar for 30°. 2) Considere uma fibra óptica com índice de refração do núcleo de 1,48 e da casca de 1,46. Calcule o ângulo crítico para a interface entre o núcleo e a casca. 3) Se uma fibra óptica tem índice de refração do núcleo de 1,50 e da casca de 1,46, calcule o ângulo de aceitação para a luz que entra na fibra a partir do ar. 4) Uma fibra óptica tem índice de refração do núcleo de 1,48 e da casca de 1,44. Calcule a abertura numérica (NA) da fibra. Exercícios Práticos n1 x sin(θ1) = n2 x sin(θ2) 1 x sin(30º) = 1,48 x sin(θ2) θ2 = Angulo_refração = arcsin(0,3378) ≈ 19,74º NA = √(n1² - n2²) = √(2,25 - 2,1316) = 0,344 sin(θa) = NA = 0,344 θa = arcsin(0,344) ≈ 20,1º sin(θL) = n2 / n1 sin(θL) = 1,46 / 1,48 = 0,9865 θL = arcsin(0,9865) ≈ 80,84º NA = √(n1² - n2²) NA = √(1,48² - 1,44²) ≈ 0,3417 Aplicações e importância das fibras ópticas As fibras ópticas tem uma ampla gama de aplicações em áreas diversas, devido a sua capacidade de transmitir dados em alta velocidade e com baixa perda de sinal. Abaixo iremos destacar/mencionar algumas áreas nas quais aplicam-se as fibras ópticas:  Telecomunicações  Internet de alta velocidade  Medicina   Redes empresariais  Aplicações militares Em resumo, a importância das fibras ópticas reside na sua capacidade de suportar a infraestrutura crítica da comunicação moderna, impactando vários setores, como telecomunicações, saúde e segurança, promovendo um mundo mais conectando e eficiente. É importante frisar, que as fibras ópticas desempenham um papel crucial na sociedade moderna, principalmente devido às suas características únicas e vantagens em relação a outras formas de transmissão de dados, e protege-nos nos seguintes aspectos:  Segurança de dados sensíveis;  Comunicação em, situações de emergência; Monitoramento e segurança pública;  Resiliência e redundância;  Facilitação o acesso à informação;  Suporte a serviços essenciais. Conclusão As fibras ópticas desempenham um papel crucial na era digital pois representam um marco significativo na evolução das tecnologias de comunicação. A sua capacidade de transmitir dados a velocidades impressionantes e com alta fidelidade, torna-as essenciais para o desenvolvimento continuo de infraestruturas de Comunicação global. À medida que as tecnologias continuam a avançar e demanda por maior largura de banda aumenta, as fibras ópticas permanecerão na vanguarda das soluções de conectividade, assegurando uma comunicação mais eficiente e um futuro mais interconectado.