Unidade DoisComunicações

2.2 Comunicações a longas distânicas

PROPRIEDADES DAS ONDAS

- Reflexão- Refracção- Absorção- DifracçãoAs ondas podem ainda sofrer interferência

PROPRIEDADES DAS ONDAS

REFLEXÃOFenómeno óptico que ocorre quando a radiação que incide sobre uma superfície é reenviada para o mesmo meio de onde provinha.

Meio 2Meio 1

PROPRIEDADES DAS ONDAS

REFLEXÃO REGULAR E DIFUSÃO

Reflexão regular

Reflexão irregular ou

difusão

PROPRIEDADES DAS ONDAS

Ponto de incidência

Raio reflectido (r)Normal (n)

i rÂngulo de reflexão

Raio incidente (i)

Ângulo de incidência

1ª Lei da Reflexão: O raio incidente (i) numa superfície, a normal à superfície no ponto de incidência (n) e o raio reflectido (r) estão no mesmo plano

Leis da Reflexão

PROPRIEDADES DAS ONDAS

Leis da Reflexão

Ponto de incidência

Raio reflectido (r)Normal (n)

i r Ângulo de reflexão

Superfície de separação de

dois meios

Raio incidente (i)

2ª Lei da Reflexão: O ângulo de incidência (i) e o ângulo de reflexão (r) são iguais.

PROPRIEDADES DAS ONDAS

REFRACÇÃOFenómeno óptico que ocorre quando uma onda, que se propaga num determinado meio, é transmitida para outro meio onde se propaga com velocidade diferente. Ao atingir a superfície de separação entre dois meios, a energia da onda incidente distribui-se pela onda refractada e pela onda reflectida.

meio óptico 1

meio óptico 2

Onda incidenteOnda reflectida

Onda refractada

PROPRIEDADES DAS ONDAS

Leis da Refracção

1ª Lei da Refracção – O raio refractado, o raio incidente e a normal encontram-se no mesmo plano.

Ponto de incidência

Raio reflectidoNormal

i r Ângulo de reflexão

Superfície de separação de

dois meios

Raio refractador ’

Ângulo de refracção

Ângulo de incidência

Raio incidente

1ª Lei da Refracção – O raio refractado, o raio incidente e a normal encontram-se no mesmo plano.

PROPRIEDADES DAS ONDAS

Leis da Refracção

Raio incidenteRaio reflectido

Raio refractado

Normal

meio óptico 1meio óptico 2

i

r

Raio incidenteRaio reflectido

Raio refractado

Normal

i

r

O ângulo de incidência (i) e o ângulo de refracção (r) relacionam-se através de

sin i n2

sin r n1=

n1 – índice de refracção do meio 1n2 – índice de refracção do meio 2Índice de refracção de um meio:

n = cv

c – velocidade da luz no vaziov – velocidade da luz no meio óptico

meio óptico 1meio óptico 2

2ª LEI DA REFRACÇÃOLEI DE SNELL – DESCARTES PARA A REFRACÇÃO

2ª Lei – A refracção da luz ocorre quase sempre com mudança de direcção

de propagação:

• se a luz passa de um meio de menor velocidade para um meio de

maior velocidade, o ângulo de refracção é maior do que o ângulo de

incidência: v1 < v2 r > i

• se a luz passa de um meio de maior velocidade para um meio de

menor velocidade, o ângulo de refracção é menor do que o ângulo

de incidência: v1 > v2 r < iSe a luz incide perpendicularmente à superfície de separação, a refracção

ocorre sem mudança de direcção.

Figura 1: Retirado de http://geocities.yahoo.com.br/galileon/1/ang_lim/anglimite.htm .

Analisemos o que acontece quando a luz passa do vidro para o ar:

Analisemos o que acontece quando a luz passa do vidro para o ar:

O ângulo de incidência é menor que 42º. Ocorre, simultaneamente, refracção da luz e reflexão da luz. Raio reflectido

vidro

ar

Raio refractado

Raio incidente

i

Raio reflectido

Raio reflectido

vidro

ar

Raio incidente

i

O ângulo de incidência é igual a 42º. Ocorre apenas refracção e o ângulo de refracção é de 90º

O ângulo de incidência ao qual corresponde um ângulo de refracção de 90º chama-se ângulo limite. Para o vidro esse valor é de 42º.

Raio reflectido

vidro

ar

Raio incidente

i

Raio reflectido

O ângulo de incidência é maior que 42º. Apenas ocorre o fenómeno de reflexão. Chama-se reflexão total da luz.

Em conclusão:

- O fenómeno de reflexão total da luz ocorre quando a luz passa de um meio óptico onde se propaga a menor velocidade para outro onde se propaga com maior velocidade (ou quando a luz passa de um meio opticamente mais denso para outro menos denso), com um ângulo de incidência superior ao ângulo limite.

- Ao ângulo limite corresponde a um ângulo de refracção igual a 90º. Note-se que o ângulo limite é diferente consoante os meios ópticos em causa.

Fibras ópticas

Quais as suas aplicações ?

Medicina Exploratória

Observação e terapia, as fibras encontram-se geralmente ligadas a um circuito de vídeo que permite a visualização dos órgãos em análise.

ComunicaçõesTransmissão de sinais de vídeo, telefónicos e dados de computador.

Indústria automóvel

Usadas para a iluminação dos painéis. Com a introdução dos sistemas de controle do motor, pilotados por micro-computador de bordo as fibras ópticas ganharam um novo e mais importante papel na indústria automobilística

Fibras ópticas

Constituição

PROPRIEDADES DAS ONDAS

DIFRACCÃOFenómeno óptico que ocorre quando uma onda passa por uma fenda ou por um obstáculo de dimensão semelhante ou inferior ao seu comprimento de onda, dispersando-se numa série de ondas concêntricas.

PROPRIEDADES DAS ONDAS

DIFRACCÃO

PROPRIEDADES DAS ONDAS

<< d d >> d

V V V V V V

Não ocorre difracção

Ocorre difracção

Ocorre difracção

acentuada

d

DIFRACÇÃO

Larguras de banda: de ELF a UHF- Embora qualquer onda rádio possa transportar um sinal áudio, usam-se gamas distintas de frequências da onda portadora (diferentes larguras de banda) consoante as suas propriedades e o fim a que se destinam. - As possibilidades das ondas electromagnéticas poderem sofrer difracção, refracção ou de ser reflectidas ou absorvidas quando encontram obstáculos, determinam essa selecção.- A existência de nuvens e o aquecimento das várias camadas da atmosfera podem fazer desviar a direcção de propagação do sinal. A altitudes muito elevadas, entre 100 km e 500 km da superfície terrestre, pode haver absorção da radiação. A ionosfera – camada da atmosfera a essas altitudes – sofre acção intensa da radiação solar que provoca a ionização das moléculas dos gases que a compõem.

LARGURAS DE BANDA

ELF – Ondas de frequência extra-baixa são as únicas capazes de penetrar em profundidade no mar. São, por isso, usadas na comunicação com submarinos.

LARGURAS DE BANDA

LF, MF e HF – As ondas rádio de baixas frequências (ondas longas, médias e curtas), menos energéticas, deslocam-se mais facilmente e a maiores distâncias, uma vez que são as que melhor se difractam na atmosfera, contornando facilmente obstáculos e acompanhando a curvatura da Terra. Para além disso, as ondas curtas sofrem múltiplas reflexões na ionosfera e na superfície terrestre.

LARGURAS DE BANDA

VHF – As ondas muitas curtas (logo frequência elevada) têm um alcance muito pequeno, emitidas geralmente em FM, que se propagam em linha recta. São usados nas transmissões de sons com alta – qualidade e imagens de tv.

LARGURAS DE BANDA

UHF e microondas – As microondas são muito importantes porque passam através da ionosfera, fazendo a ligação aos satélites. Têm, pois, interesse para a comunicação com veículos espaciais, bem como para a radioastronomia, porque a atmosfera terrestre é transparente a este tipo de radiação. As ligações telefónicas intercontinentais são realizadas por microondas. Isso só é possível porque são pouco absorvidas ou reflectidas na atmosfera, praticamente não se difractam, propagando-se em linha recta.

LARGURAS DE BANDA