ÓPTICA STRI 2014 TRABAJO PRÁCTICO 1 - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL LA PLATA CARRERA DE GRADO

Transcripción

1 CARRERA DE GRADO -INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN- ÓPTICA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL LA PLATA STRI 2014 TRABAJO PRÁCTICO 1 - Página 1 de 5

2 1) Dado el siguiente gráfico: ÓPTICA GEOMÉTRICA n1 α n2 β Gráfico 1 1.1) Un rayo de luz incide sobre una interface que separa dos materiales AIRE-AGUA (Gráfico 1). El rayo incide: a) 22 º c) 35 º b) 27 º d) 40 º Se conoce que n 2 = 5(Vidrio) y n 1 = (Aire) Determinar para cada caso: El ángulo de refracción. La Velocidad de propagación de la luz al atravesar l segundo medio (en: mts/seg y porcentaje). El ángulo crítico. 1.2) Dada una señal electromagnética de 2.4 Ghz. que atraviesa los siguientes medios: a) AIRE ( N1= 1,00045) b) VIDRIO ( N2 = 9,0 ) c) AIRE ( N3 = 1,0066) a) Calcular la velocidad de propagación en porcentaje de la señal al atravesar los distintos medios. b) Dados los índices de refracción, obtener las constantes dieléctricas respectivas. Página 2 de 5

3 2) La señal que sale de una antena se refleja con un ángulo de 70º respecto a la normal, con un edificio distante 200 metros de la normal al punto de incidencia. Si el material del edificio tiene ε r = 16: a) Cuál será el ángulo de refracción? b) Qué porcentaje de la energía se reflejaría? c) Cuál sería la condición del vector eléctrico (*) más favorable para tener mayor señal reflejada? d) Qué porcentaje de la energía incidente se refleja y cuánto se refracta, si se considera incidencia normal a la superficie? (*) El vector eléctrico puede ser paralelo a la superficie reflectora o estar en el plano de incidencia 3) Una onda electromagnética de una frecuencia de 2.4 Ghz incide sobre un terreno cuya constante dieléctrica es ε r = 16. Si el ángulo de refracción es de β = 7º: a) Cuál es el ángulo del rayo incidente? b) Si la energía incidente es de E i = 400 µv/m, y el vector eléctrico es paralelo a la superficie reflectora, cuánta energía se refleja en el terreno? c) Comparar cuándo el rayo incidente es perpendicular a la superficie 4) Determinar la frecuencia para cada una de las siguientes longitudes de ondas propagándose a través de diferentes medios, como se indica en la siguiente tabla: Medio /Frecuencia Vacío (ε r = 1); λ 1 = 0.3 m f 1= Agua (ε r = ); λ 2 = m f 2= Tierra seca (ε r = 4); λ 3 = 15 cm f 3= CONCLUSIÓN La frecuencia es cuándo se modifica el índice de refracción 5) Dada una señal electromagnética de 1,2 Ghz. que va de un medio de índice de refracción n 1 = 1,00045 a otro de índice de refracción n 2 = 12 a) Calcular la velocidad de propagación en cada medio b) Si el rayo ingresa del primer medio (n 1) al segundo (n 2) con un ángulo de 10º respecto a la normal, Cuál será la desviación de la onda? Página 3 de 5

4 INTERFERENCIA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL -FACULTAD REGIONAL LA PLATA- ÓPTICA FÍSICA 6) Se desea establecer un enlace a 100 Mhz con polarización horizontal entre dos puntos separados 1 Km (ver gráfico). Suponiendo la Tierra plana y conductora perfecta: a) A qué altura colocaría las antenas sobre el suelo para obtener una interferencia constructiva entre la onda directa y la onda reflejada? b) Ídem considerando interferencia destructiva r1 r2 h D = 1 Km 7) La señal que sale de una antena se refleja con un ángulo de 70º respecto a la normal, con un edificio distante 200 metros de la normal al punto de incidencia. Para que valor de frecuencia se generaría una interferencia destructiva entre el rayo directo y el reflejado? 8) Si una señal que sale de una antena se refleja en un edificio que está a 100 metros de la antena, con un ángulo de incidencia de 50º, produciéndose en esa reflexión una rotación de fase de 180º; en qué condiciones podría realizar una interferencia destructiva con el rayo directo? Página 4 de 5

5 DIFRACCIÓN 9) Entre una antena Tx y una Rx separadas 10 metros, se interpone un plano equidistante de ambas; su borde está situado a una distancia de 10 cm de la línea de visión directa entre las dos antenas, obstruyendo la visibilidad (ver gráfico). Para qué frecuencia disminuirá más la señal con respecto a la que se recibiría en ausencia del plano?. Considerar las siguientes frecuencias: f 1 = 8 Mhz f 2 = 4 Mhz f 3 = 2 Mhz f 4 = 1 Mhz 10 cm 10) Se desea establecer un enlace de 10 km con unos equipos cuya frecuencia es de 915 Mhz. El perfil del camino indica que el punto más alto está a 3 km del receptor y respecto al nivel de la línea de visión directa que une el Tx con el Rx está a 18 metros aproximadamente. a) Cuál es el radio de la primera zona de Fresnel? b) Calcular el porcentaje de obstrucción c) Obtener la pérdida por difracción Página 5 de 5