Ondas electromagneticas

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Universidad Politécnica de Puerto Rico Departamento de Ciencias y Matemáticas

Experimento # 3

Microwave Optics


Microwave Optics:

Metodología

Teoría

Resumen de las bases teóricas del experimento

Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilaciónde 3 ns (3 x 10-9 s) a 3 ps (3 x 10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las UHF (frecuencia ultra alta) (0.3 – 3 GHz), SHF (frecuencia súper alta) (3 – 30 GHz) y EHF (frecuencia extremadamente alta) (30 – 300 GHz). Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia ymayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda, se denominan ondas milimétricas, radiación Tera hercio o rayos T.

La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich RudolfHertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para producir ondas de radio.

La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero endemostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para producir ondas de radio.

Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas en dos categorías: dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de silicio o arsenuro degalio, e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de unión bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se han desarrollado versiones especializadas de transistores estándar para altas velocidades que se usan comúnmente en aplicaciones de microondas.

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a unafrecuencia de aproximadamente 2.45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferenciaque otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada. Protocolos inalámbricos LAN, tales como Bluetooth ylas especificaciones de Wi-Fi IEEE 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

Una onda electromagnéticausualmente viaja en una línea recta. Mientras cruza el límite entre dos medios diferentes, la dirección de propagación de la onda cambia. Este cambio en dirección es llamado Refracción, y es resumido por la relación matemática conocida como la Ley de Refracción (o Ley de Snell).

n_1 sinθ_1= n_2 sinθ_2

Donde θ1 es el ángulo entre la dirección de propagación der la onda incidente y la...
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