BI_BOEM_U3_A1 - Jessica Mendoza (2)

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Universidad Abierta y a Distancia de México
División de Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
Ingeniería en Biotecnología
Óptica, electricidad y magnetismo
Unidad 3
La luz viaja con mensajes
28 de mayo de 2021
¿Qué es la reflexión total?
Normalmente, cuando los rayos atraviesan de un medio a otro, parte de la energía del rayo se transmite al segundo medio, donde origina una onda de características similares al rayo incidente, a esta se le denomina onda transmitida. Con reflexión total nos referimos al fenómeno que se produce cuando un rayo de luz atraviesa un medio de índice de refracción n2 menor que el índice de refracción n1 en el que este se encuentra. Esto quiere decir, que, al tratarse de índices y refracción distintos, la luz no será capaz capaz de atravesar la superficie entre ambos medios, por lo que será reflejada por completo. Ilustración 1 Principio básico de la reflexión
Si el índice de refracción del medio n2 es menor que n1 los rayos de luz se alejaran de la línea normal 
¿Qué es el ángulo critico?
1. Los rayos incidente y reflejado forman un Angulo perpendicular respecto de la normal 
2. El ángulo que forma el rayo incidente respecto a la normal es igual al ángulo entre la normal y el rayo reflejado 
Se denomina así al ángulo en que la luz se refleja en un ángulo de 90° respecto de la normal, por lo que el rayo refractado “desaparece”. Esto ocurre por la diferencia de índice de refracción entre n1 y n2, así como por el aumento del ángulo de incidencia. Se denota con las siglas ac. 
Se calcula con la siguiente formula:
n1 sen θ1 = n2 sen θ2
Ilustración 2 Cambio del ángulo de reflexión según el ángulo del rayo incidente en dos medios con diferente índice de refracción
¿Cómo funciona la fibra óptica?
La fibra óptica tiene su base en la reflexión interna total, conduciendo la luz a través des sus paredes sin perder energía, pues toda la luz es reflejada. El ángulo de refracción es superior al ángulo crítico, viajan a través de una fibra de vidrio larga y fina. 
¿Por qué viaja más rápido la información en un cable de fibra óptica que en un cable coaxial?
1. El cambio de índice de refracción entre el centro de la fibra óptica y el cladding o exterior permite que los rayos se vean atrapados en el interior del núcleo. Ilustración 3 Configuración de cable de fibra óptica: En el exterior se encuentra un recubrimiento que protege al cable, el cladding es fibra con menor índice de retracción y el core es fibra con mayor índice de refracción
a. El cladding y el núcleo están ambos compuestos de fibra de vidrio, siendo el índice de refracción del núcleo mayor que el del cladding
b. Esto produce el efecto de reflexión total al interior de la fibra. 
2. Los rayos de luz van del núcleo al cladding, llegando en un ángulo mayor que el ángulo crítico y volviéndose a reflejar hacia el núcleo. 
3. Los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales, por los que la luz permanece chocando en el interior de la fibra. 
4. Un cono de aceptación introduce un mayor numero de rayos y cumple también con la función de filtrar a los rayos que viajaran a través de la fibra. Ilustración 4 Representación de la trayectoria de los rayos reflejados dentro del cable de fibra óptica
5. La poca perdida de luz y los bajos niveles de atenuación permiten que los rayos viajen en la fibra por largas distancias sin necesitar ser regenerados. 
6. La velocidad es mayor en la fibra óptica debido a que no se utiliza electricidad, sino luz cuya velocidad es mayor para la transmisión de información. 
Referencias 
1. INTEF (1999) Propagación de la luz: índice de refracción y camino óptico. Instituto nacional de tecnologías educativos y formación del profesorado. España. Recuperado de http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/light/refracciones.html
2. Sánchez, F. (s.f.) Reflexión total. El físico loco. Recuperado de http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/reflexion-total.html
3. S. N. (2018) Teoría de las fibras ópticas. Ondas electromagnéticas guiadas. Recuperado de http://dago60.blogspot.com/2015/07/teoria-de-la-fibras-opticas.html
4. UnADM (s.f.) Óptica electricidad y magnetismo. UnADM https://campus.unadmexico.mx/contenidos/DCSBA/BLOQUE2/BI/03/BOEM/unidad_03/descargables/BOEM_U3_Contenido.pdf