ONDAS UIS

1. PRE INFORME L9 y L12
MICROONDAS I: Polarización absorción
INTRODUCCION: Las radiaciones electromagnéticas son las generadas por
partículas eléctricas y magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada
partícula genera lo que se llama un campo, por eso también se dice que
es una mezcla de un campo eléctrico con un campo magnético. Estas
radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el
aire e incluso por el vacío. el espectro electromagnético abarca desde los rayos
gamma hasta las ondas de radiofrecuencia, pasando por los rayos X, los rayos ultravioleta, la
luz o espectro visible, el espectro infrarrojo y las microondas.
Estas ultimas denominadas microondas, son ondas electromagnéticas definidas en un
rango de frecuencias determinado y en la vida cotidiana existen aplicaciones, la mas
conocida el electrodoméstico “horno microondas”
OBJETIVOS
- Analizar posiciones de sonda del campo y relacionar estas con la polarización de las ondas
trasnmitidas
- Observar y medir la señal percibida por la sonda del campo y comparar con valores
aceptados.
- Verificar concepto de polarizabilidad de microondas
- Observar y analizar la variación de los campos eléctrico y magnético en dirección
longitudinal y transversal
MARCO TEORICO
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
famosasEcuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en
demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un
aparato para generar y detectar ondas de radiofrecuencia

2. Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de
frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone
unperíodo de oscilación de 3 ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 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 de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3–3 GHz, SHF (super-high
frequency - frecuencia super alta) 3–30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia
extremadamente alta) 30–300 GHz. Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de
menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de
mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros— se
denominan ondas milimétricas.
Se dice que las ondas pueden polarizarse al igual que las ondas de luz; linealmente, de
tal manera que si posee una amplitud de campo eléctrico Eo incide en un polarizador que
gira alrededor de la dirección de la polarización de la onda por un angulo α entonces:
E(α)=EoCosα
Por lo tanto la intensidad de onda también dependería del angulo, según la ley de Malus
seria:
I(α)=IoCos²α
Para medir la fuerza del campo una sonda que no afecta la distribución de este mide la
fuerza en un punto, en la sonda los alambres están soldados a un dipolo y actúan como
antenas de dipolo para las microondas, la onda del campo E mide la componente paralela
al eje longitudinal de la zona y rectifica la señal, la cual es proporcional al cuadrado del
campo.
TEMAS DE CONSULTA
1) Generador de microondas
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 arseniuro de galio, 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.

3. Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el
movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos
eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, el klistrón,
el TWT y el girotrón.
Usos
Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas,
que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia 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 interferencia que 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 802.11g y btambién usan microondas en la banda ISM, aunque la
especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. Latelevisión 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.
En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la
tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes
enemigos en un radio limitado. 1
La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para detectar el rango,
velocidad, información meteorológica y otras características de objetos remotos; o en
el máser, un dispositivo semejante a un láser pero que trabaja con frecuencias de
microondas.
2) Guia de ondas
Son estructuras que consisten de un solo conductor. Hay dos tipos usados
comúnmente: de sección rectangular y de sección circular. También hay elípticas y
flexibles.

4. Sus pérdidas son menores que las de líneas de tx en las frecuencias usadas (arriba
de 3 GHz); y también son capaces de transportar mayores potencias que una línea
coaxial de las mismas dimensiones.
Ventajas.-
Blindaje total, eliminando pérdidas por radiación.
No hay pérdidas en el dieléctrico, pues no hay aisladores dentro.
Las pérdidas por conductor son menores, pues solo se emplea un
conductor.
Mayor capacidad en el manejo de potencia.
Construcción más simple que un coaxial
Desventajas.-
La instalación y la operación de un sistema de GO son más complejas. Por
ejemplo:
o Los radios de curvatura deben ser mayores a una para evitar
atenuación.
o Considerando la dilatación y contracción con la temperatura, se debe
sujetar mediante soportes especiales.
o Se debe mantener sujeta a presurización para mantener las
condiciones de uniformidad del medio interior.
El tamaño mínimo de la guía para transmitir una cierta frecuencia es proporcional
a la de esa frecuencia.
Dicha proporcionalidad depende tanto de la forma de la guía como de la
distribución de los campos (modos de transmisión) dentro de ella. En cualquier
caso, hay una frecuencia mínima que puede ser transmitida, denominada
frecuencia de corte del modo principal.
3) Polarizacion de OEM
Cuando se superponen los campos eléctricos de dos ondas electromagnéticas,
el campo eléctrico resultante no está situado necesariamente en un plano fijo,
pues es posible que este gire con el tiempo. El estado de polarización de la
onda resultante depende de las amplitudes y fase relativa de las ondas
interactuantes. Los siguientes son los posibles estados de polarización:
-POLARIZACION LINEAL
-POLARIZACION CIRCULAR
-POLARIZACION ELIPTICA

5. La polarización es una característica de todas las ondas transversales. El tema
será abordado tratando el problema desde la perspectiva de la parte visible del
espectro
electromagnético; sin embargo resulta útil pensar en el problema de una cuerda
que en
el equilibrio yace, supongamos, a lo largo del eje X. Los desplazamientos de la
cuerda
podrían ser en la dirección Y, y la cuerda siempre estaría
en el plano XY o por el contrario los desplazamientos
podrían ser en la dirección Z, y entonces la cuerda
siempre estaría en el plano XZ.
Cuando una onda tiene solo desplazamientos
según Y o solo desplazamientos según Z decimos que
está linealmente polarizada en la dirección Y o en la
dirección Z respectivamente. En el caso de estas ondas en
cuerdas (u ondas mecánicas en general) podemos diseñar
un filtro polarizador, o simplemente polarizador, que sólo
permita el paso de las ondas con cierta dirección de
polarización. En la figura se puede ver que la cuerda
puede deslizarse verticalmente en la ranura sin fricción,
pero todo movimiento horizontal es imposible, es decir
este filtro deja pasar las ondas polarizadas en la dirección
Y e impide el paso de las ondas polarizadas en la

6. dirección Z
4) Absorción de OEM
En el año 1918 Einstein se dio cuenta de que estos dos tipos de transiciones señalados
no son
suficientes para explicar la existencia del estado de equilibrio entre la radiación y la
sustancia. En
efecto, la probabilidad de las transiciones espontáneas se define solamente por las
propiedades internas
de los átomos y, por consiguiente, no puede depender de la intensidad do la emisión
incidente, mientras
que la probabilidad de las transiciones «absorbentes» depende tanto de las
propiedades de los átomos
como de la intensidad de la radiación incidente. Para que sea posible el
establecimiento del equilibrio a
una intensidad arbitraria de la radiación incidente es necesario que existan
transiciones «emisoras»,
cuyas probabilidades aumenten con el crecimiento de la intensidad de la radiación, o
sea transiciones
«emisoras» provocadas por la radiación. La emisión que surge como resultado de
estas transiciones se
denomina forzada o inducida. Se puede entender este tipo de emisión si nosotros
imaginemos un átomo
en un estado excitado cuando la separación entre carga positiva y negativa es
aumentada, formando un
dipolo. En la presencia de campo
electromagnético externo este dipolo arranca a
vibrar produciendo una emisión de una onda
electromagnética (un fotón emitido) y perdiendo
una parte de su energía que conduce a transición
a un estado más bajo con la energía y
separación entre cargas positiva y negativa
inferiores.
Partiendo de las consideraciones
termodinámicas, Einstein demostró que la
probabilidad de las transiciones inducidas
(forzadas) que van acompañadas de emisión
debe ser igual a la de las transiciones que van
acompañadas de absorción de la luz. De esta

7. manera, las transiciones inducidas pueden
ocurrir con igual probabilidad tanto en uno
como en otro sentido. La emisión inducida posee una propiedad muy importante. La
dirección de su
propagación coincide exactamente con la de la radiación que la provoca, o sea, la
emisión externa que
causa esta transición. Lo mismo se refiere a la frecuencia, la fase y la polarización de
la emisión
Fig. 2.3.1 Transiciones electrónicas correspondientes a
lozs procesos de emisión y radiación forzada y la radiación que la provoca. Por
consiguiente, estas dos ondas, incidente y emitida, resultan
ser rigurosamente coherentes. Esta peculiaridad de la emisión forzada es el
fundamento del
funcionamiento de amplificadores y generadores de luz denominados láser.
EQUIPO
PROCEDIMIENTO
Esta practica consta de 2 partes, las cuales se deben realizar en seguida de hacer el
arreglo experimental debido para cada montaje, la primera parte trata de la
distribución del campo y la polarización y la segunda de el análisis y toma de datos de
la señal recibida por la sonda del campo.
BIBLIOG
http://ilia.miscomunidades.com/Solid%20State%20Physics/Materiales%20Didacticos/
seccion_2_3a.pdf