UNIDAD IV Campo Electromagnético

¿Qué es un relámpago?

El relámpago o refucilo es el resplandor muy vivo producido en las nubes por una descarga eléctrica.

La diferencia de voltaje se debe sobre todo a las diferentes velocidades de ionización de los componentes de los gases que forman dichas nubes. La ionización de estos componentes se debe en sí misma al efecto de la luz solar y a la diferencia de temperaturas entre los distintos estratos de la nube, así como a la diferencia de temperaturas entre día y noche. Al igual que el rayo, el relámpago seguirá lo que se llama gradiente de voltaje o de potencial eléctrico; esto es, la línea recta más corta que une dos variaciones máximas de voltaje, dándole al rayo esa forma tan peculiar.

La presencia de vapor de agua en dicha nube (inevitable en nuestra atmósfera) no implica necesariamente la aparición del relámpago, ni viceversa. Es posible también, observar relámpagos y rayos en atmósferas carentes de agua: tormentas en el desierto o en otros planetas y lunas, como Marte, Venus o Titán.

Al ser una descarga de tanta energía en tan poco tiempo, su única manifestación posible es en forma de luz.

¿Qué es un tornado?

Un tornado es una violenta, peligrosa y destructiva columna rotativa de aire en movimiento la cual se encuentra en contacto tanto con la superficie de la tierra como con una nube de cumulonimbo o, raramente, la base de una nube grande. Los tornados pueden presentarse en diversos tamaños, siendo típica la forma de nube embudo, cuyo final alcanza el suelo y generalmente está rodeado por una nube de escombros y polvo. La mayor parte de los tornados tienen velocidades de viento entre 64 kilómetros/h y 177 kilómetros/h, miden aproximadamente 75 m y se desplazan durante varios kilómetros antes de disiparse. Algunos logran velocidades de viento de más de 480 kilómetros/h, se extienden através de más de 1.6 kilómetros, y permanecen en tierra durante más de 100 kilómetros.

¿Qué es un huracán?

El huracán es el más severo de los fenómenos meteorológicos conocidos como ciclones tropicales. Estos son sistemas de baja presión con actividad lluviosa y eléctrica cuyos vientos rotan en contra de las manecillas del reloj en el hemisferio Norte. Un ciclón tropical con vientos menores o iguales a 62 km/h es llamado depresión tropical. Cuando los vientos alcanzan velocidades de 63 a 117 km/h se llama tormenta tropical y, al exceder los 118 km/h, la tormenta tropical se convierte en huracán.

Arco Iris

El arco iris o arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmósfera terrestre. La forma es la suma de un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia la interior. Menos frecuente es el arco iris doble, el cual incluye un segundo arco más tenue con los colores invertidos, es decir el rojo hacia el interior y el violeta hacia el exterior.



A pesar de que el arco iris muestra un espectro continuo de colores, comúnmente se suele aceptar como siete los colores que lo conforman, los cuales son el rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta producto de la descomposición de frecuencias de la luz, y es formado por los 3 colores primarios y los 3 secundarios, aunque tradicionalmente se habla de 7 colores, incluyendo el añil entre el azul y el violeta.

EJERCICIOS

como funciona una fibra optica

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; 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 núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un 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 radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagneticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite una alta confiabilidad y fiabilidad.

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se
encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión
consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original.

El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser.Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas.

PREGUNTAS DE REPASO

Radiacion de Cherenkov

La radiación de Cherenkov (también escrito Cerenkov, aunque se debería transliterar Čerenkov) es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas en un medio a velocidades superiores a las de la luz en dicho medio. La velocidad de la luz depende del medio y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse pero sí en un medio en el que ésta es forzosamente inferior. La radiación recibe su nombre del físico Pavel Alekseyevich Cherenkov quien fue el primero en caracterizarla rigurosamente y explicar su producción. Cherenkov recibió el Premio Nobel de Física en 1958 por sus descubrimientos relacionados con esta reacción.

La radiación Cherenkov es un tipo de onda de choque que produce el brillo azulado característico de los reactores nucleares. Éste es un fenómeno similar al de la generación de una onda de choque cuando se supera la velocidad del sonido. En ese caso los frentes de onda esféricos se superponen y forman uno solo con forma cónica. Debido a que la luz también es una onda, en este caso electromagnética, puede producir los mismos efectos si su velocidad es superada. Y esto, como ya se ha dicho, solo puede ocurrir cuando las partículas en un medio distinto del vacío, viajan a velocidades superiores a la de los fotones en dicho medio.

La radiación Cherenkov sólo se produce si la partícula que atraviesa el medio está cargada eléctricamente, como por ejemplo, un protón. Para que se produzca radiación Cherenkov el medio debe ser un dieléctrico. Es decir; debe estar formado por átomos o moléculas capaces de verse afectados por un campo eléctrico. Por tanto, un protón viajando a través de un medio hecho de neutrones, por ejemplo, no emitiría radiación Cherenkov.

El ojo de un insecto

La mayoría de los insectos tienen un par de ojos compuestos relativamente grandes, localizados dorso-lateralmente en la cabeza. La superficie de cada ojo compuesto está dividida en un cierto número de áreas circulares o hexagonales llamadas facetas u omatidios; cada faceta es una lente de una única unidad visual. En adición a los ojos compuestos, la mayoría de los insectos posee tres ojos simples u ocelos localizados en la parte superior de la cabeza, entre los ojos compuestos.

Los ojos compuestos se encuentran en los artrópodos (insectos y animales similares) y están formados por muchas facetas simples que dan una imagen "pixelada", o sea, en mosaico (no imágenes múltiples, como a menudo se cree).

Un ojo compuesto es un órgano visual que se encuentra en ciertos artrópodos como insectos y crustáceos. Consiste en la agrupación de entre 12 y varios miles (6.300 en Apis mellifera) de unidades receptivas llamadas omatidios. Los omatidios son unidades sensoriales formadas por células capaces de distinguir entre la presencia y la falta de luz y, en algunos casos, capaces de distinguir entre colores. La imagen que percibe un artrópodo es el conjunto de señales de los múltiples omatidios orientados en direcciones diferentes. Contrariamente a otros tipos de ojos, no tiene una lente central o retina, lo cual implica una baja resolución de imagen. Asimismo, el ojo compuesto es capaz de detectar movimientos rápidos, ve un amplio rango de ángulo sólido y, en algunos casos, percibe la polarización de la luz.
Cada omatidio consiste en una lente y un rabdómero, que consiste en un grupo de células receptoras visuales puestas en paralelo o ligeramente giradas.

El ojo de un molusco

*En la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos, el ojo funciona proyectando imágenes a la retina, donde la luz se transforma gracias a unas células llamadas fotoreceptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro.





Los ojos proporcionan una indudable ventaja competitiva para la caza y la defensa, por lo que su perfeccionamiento fue determinante en la lucha por la supervivencia. A primera vista, el ojo de los cefalópodos se parece mucho al de los vertebrados: posee forma esférica, lente, córnea, iris y fluido vítreo. La similitud es aún más asombrosa al considerar que la aparición de los ojos en estos moluscos no tiene ninguna relación evolutiva con los vertebrados. Han avanzado por los erráticos caminos de la selección natural de forma independiente, desarrollando ojos de gran complejidad anatómica que les proporcionan una excelente visión. Sin embargo, son muchas más las diferencias que los parecidos.En la retina de los ojos de los cefalópodos se disponen los rabdómeros, unas células de estructura tubular sensibles a la luz, orientadas en igual dirección y en el mismo sentido de entrada de la fuente luminosa, lo que le confiere el aspecto de un cepillo de dientes. Los vertebrados tienen otro tipo de células fotorreceptoras –conos y bastones- que se disponen en sentido inverso, mirando hacia la retina, lo que se denomina visión de tipo indirecto.

La distribución de las células fotosensibles no es homogénea en toda la superficie de la retina, sino que hay zonas con mayor concentración de rabdómeros. Sepias y pulpos, ambos de vida bentónica, poseen una línea horizontal que es más sensible a la luz –el equivalente a la fóvea de los vertebrados-, más densa todavía en la parte posterior, que es donde se forma la imagen. Al observar la pupila de los pulpos se puede comprobar que tienen forma de raya horizontal, las de las sepias parece una uve doble, y los calamares, al ser de vida pelágica, no tienen esas zonas sensibles, ya que el comer –o ser comido- es algo que puede venir desde cualquier parte.

en los cefalópodos las lentes son rígidas, por lo que deben variar su distancia respecto a la retina gracias a un complejo paquete muscular. Al poseer una longitud focal de 2’5 veces el radio, se estima que pueden formar imágenes de alta calidad desde cortas distancias hasta el infinito.

El enfoque no depende de la flexibilidad del cristalino sino de que éste se halle a la distancia apropiada de la retina. Cuanto más crece el animal más grande es el ojo, y dado que los rabdómeros no varían de tamaño en toda la vida, conforme aumenta la superficie retiniana se va tapizando por más células fotosensibles.

los cefalópodos poseen un solo pigmento visual, la rodopsina, con picos de absorción luminosa que varían según la forma de vida de cada especie. Esto ha llevado a los científicos a inferir que no son capaces de distinguir los colores, pues se necesitarían al menos dos pigmentos para poder discriminar distintas longitudes de onda, es decir, para ver “en color”.

Funcionamiento del ojo humano

En general, los ojos funcionan como unas cámaras fotográficas sencillas. La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la película sensible a la luz. El ojo recibe los estímulos de los rayos de luz procedentes del entorno y los transforman en impulsos nerviosos. Estos impulsos llegan hasta el centro cerebral de la visión, donde se descodifican y se convierten en imágenes.

La función del ojo es traducir las vibraciones electromagnéticas de la luz en un determinado tipo de impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro ; este tipo de receptor se llama fotorreceptor y el ojo es el único que lo posee. El tipo de célula sensorial que tiene esta función es ,específicamente, el bastón y el cono , su estímulo es la luz .
La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la película sensible a la luz.

El enfoque del ojo se lleva a cabo debido a que la lente del cristalino se aplana o redondea; este proceso se llama acomodación. En un ojo normal no es necesaria la acomodación para ver los objetos distantes, pues se enfocan en la retina cuando la lente está aplanada gracias al ligamento suspensorio. Para ver los objetos más cercanos, el músculo ciliar se contrae y por relajación del ligamento suspensorio, la lente se redondea de forma progresiva.