Los portadores de informacin
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Los portadores de información. Gran telescopio binocular de Monte Graham, Arizona (USA). ¡ Salud !.

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Los portadores de información

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Presentation Transcript


Los portadores de informaci n

Los portadores de informacin

Gran telescopio binocular de Monte Graham, Arizona (USA)


Los portadores de informaci n

Salud !

Mi nombre es Arturo Boyero, soy licenciado en Astrofsica y voy a hablarte de cmo desde la Tierra se han podido saber los secretos de las estrellas, esos cuerpos que adornan la bveda celeste por las noches.

El filsofo francs Augusto Compte, dijo que el conocimiento de la naturaleza de las estrellas, nunca iba a ser sabido por el hombre. l razon que estando tan lejos, era imposible que analizramos una estrella. Pero se equivoc. Porque existe un vnculo entre ellas y nosotros que es la energa que nos hacen llegar. Esa energa es portadora de informacin.


Los portadores de informaci n

Radiaciones electromagnticas

Las estrellas son grandes globos de Hidrgeno y Helio que radian energa al espacio. El aspecto visible de esa energa es lo que llamamos luz.

Pero tambin radian energa bajo otros aspectos que nuestros ojos no pueden ver, pero que se detectan con instrumentos adecuados. Son las llamadas radiaciones: infrarroja (IR), ultravioleta (UV), ondas radioelctricas (OR), tambin rayos X y gamma (g).

Todas esas radiaciones tienen algo en comn: son de origen electromagntico.

Qu significa que son radiaciones ? Que es energa que se propaga sin necesidad de conductores.

Por qu electromagnticas? Pues porque los electrones esas partculas con carga elctrica negativa- que encontramos en la periferia del tomo, saltan de uno a otro nivel absorbiendo primero y liberando luego energa. O sea, son el resultado de las vibraciones de los electrones en los niveles energticos de los tomos


Los portadores de informaci n

La luz

Llamamos luz a cualquier radiacin electromagntica que podemos ver. Es por tanto incorrecto hablar de luz ultravioleta o luz infrarroja, puesto que esas radiaciones no son visibles al ojo humano.

La luz hace posible la observacin de los astros y el ojo no discrimina entre luz emitida (el Sol), o luz reflejada (la Luna). Basta que le llegue luz, para que se forme una imagen del objeto en el cerebro y ste sea pticamente visible.

Luz reflejada

Luz emitida


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Elementos de una onda

Al ser el resultado de una vibracin, la luz se propaga mediante ondas, en este caso electromagnticas que pueden propagarse en el vaco a una velocidad c = 300.000 km/s, quedando definidas por su longitud de onda (l) que es la distancia entre puntos que se encuentran en igual fase . La amplitud (A) est asociada a la intensidad de la radiacin.

l

Amplitud

A

1 seg

Perodo (seg)

1 ciclo

Siendo la frecuencia de la onda, la cantidad de ciclos efectuados en 1 segundo, la radiacin representada arriba, tiene una frecuencia de 3 ciclos/seg, o sea u = 3 Hertz. Como u = c / l, a mayor long. de onda, menor frecuencia.


Los portadores de informaci n

No todas las ondas pueden propagarse en el vaco. Las ondas mecnicas como las de sonido, o las ssmicas, exigen para ello la existencia de un medio material. Eso significa que no recibiremos ruido de los astros.

En las ondas sonoras, la longitud (l) determina el tono del sonido. Las vibraciones largas producen ondas largas y el odo las interpreta como sonidos graves. Las cortas producen ondas cortas y se interpretan como sonidos agudos.

Sonido agudo por vibracin de cuerdas cortas

Sonido grave por vibracin de cuerdas largas


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Difraccin de la luz

Luz blanca

prisma

Al pasar un rayo de luz blanca por un elemento de difraccin (como un prisma), se produce un abanico de componentes. Cada una es, una radiacin luminosa con un determinado valor de long. de onda (l) que el ojo humano interpreta como un color. A mayor valor de l, menos se aparte la componente de la trayectoria original.

Isaac Newton dio a esta banda de colores el nombre de espectro, como sugiriendo que es el espritu de la luz.

La menor l corresponde al violeta, y la mayor al rojo, que ocupan los extremos del espectro.

Espectro de luz


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El color de

los cuerpos

Al incidir la luz en un cuerpo, algunas componentes son absorbidas mientras que otras se reflejan. El ojo interpreta esa luz reflejada como el color del cuerpo.

A veces se reflejan tantas componentes que los cuerpos adoptan tonalidades difciles de describir.


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Si son reflejadas todas las componentes, el objeto lo veremos blanco. Si por el contrario ninguna es reflejada, lo veremos negro


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Si cambiamos el color de la luz, cambiar el color con que vemos el cuerpo.


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Visin monocular y binocular

d

b

La observacin con 2 ojos (visin binocular), permite efectuar una triangulacin cuya base (b) es la separacin entre ellos. La distancia (d) al objeto es la altura del tringulo formado por las visuales al objeto. Pero cuanto ms lejano sea ste, ms fino y largo ser el tringulo y se perder la apreciacin de distancias. Como los astros se encuentran en el infinito de nuestra visin, las visuales son paralelas, no se forma tringulo, se pierde la visin tridimensional y no se aprecian distancias. Lo mismo ocurre si miramos con un solo ojo (visin monocular).

b

Objeto en el infinito


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Espectro de radiaciones electromagnticas

El significado de espectro es en este caso: variedad. El cuadro que sigue, muestra todos los tipos de radiaciones de origen electromagntico.

Longitud de onda ( l ) crece

Energa disminuye

g X UV Luz IR OR

radiografas camas solares iluminacin calefaccin horno telecomunicaciones (Radio, TV, Radar, etc)

esterilizacin de instrumentos sensores microondas

Por pertenecer a una misma familia electromagntica, todas viajan a la misma velocidad, que es la velocidad de la luz (c=300.000 km/s). Entonces en qu se diferencian? Pues en la longitud de onda que cada una posee. Esto a su vez las hace ms o menos portadoras de energa. La produccin artificial ha permitido diversos usos en la vida humana.


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Ventanas atmosfricas

1 cm 20 m

g X UV Luz IR O R

LUZ

Atmsfera terrestre

Nuestra atmsfera es opaca para la gran mayora de estas radiaciones, y solo deja pasar unas pocas: la luz, algo de UV e IR, y Ondas de Radio cuyas longitudes de onda (l) van de 1 cm a unos 20 m. Las dems, o son absorbidas o son reflejadas por los componentes como el ozono, vapor de agua, etc. La transparencia o ventanas atmosfricas, permite la observacin ptica y radioastronmica de los astros. En el primer caso se usan telescopios y en el segundo, antenas parablicas (radiotelescopios). Gracias a ese filtro atmosfrico es la Tierra un mundo habitable. Y por cierto que la mayor fuente de radiaciones es para nosotros el Sol.


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Relacin brillo-distancia

Distancia 1m 2m 3m 4m 5m

brillo b b/4 b/9 b/16 b/25

Una fuente de luz se la observa con cierto brillo b, a una distancia de 1 metro. Si la observamos al doble de distancia (2m), el brillo ser 4 veces menor; si al triple (3 m), ser 9 veces menor; si al cudruple (4 m), ser 16 veces menor, etc.

El brillo disminuye proporcional al cuadrado de la distancia porque cada vez captamos menos rayos de luz. Lo que se puede escribir:

esto se conoce como relacin brillo-distancia

b = 1/d

2


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Si bien estamos siempre recibiendo algo de luz, a mucha distancia es tan poca la que captamos, que el nervio ptico no se excita y no se forma una imagen de la fuente.

Supongamos 3 astronautas ubicados en: la Tierra, en Jpiter y en Urano. El que est en Jpiter ve brillar al Sol, 25 veces menos que el que est en la Tierra. El de Urano lo ve 16 veces menos brillante que el de Jpiter y 400 veces menos brillante que el de la Tierra. Si el astronauta de la Tierra viajara hacia el Sol y

quedara a UA de distancia, lo vera brillar 4 veces ms que en la Tierra.

De quedar a 1/3 UA, el brillo aumentara 9 veces.

Sol Tierra Jpiter Saturno Urano

1UA 5 UA 10 UA 20 UA

b b/25 b/100 b/400


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Telescopios

Tipo Refractor:

Son instrumentos que recogen y concentran la luz que se dispersa, aumentando as el brillo del objeto observado. Tambin aumentan las imgenes y la separacin entre objetos (poder separador). Segn sea su objetivo, pueden ser refractores o reflectores.

Foco

Dist. focal ocular (f)

Dist. focal del objetivo (F)

A

Objetivo (lente convergente) ocular

(lente convergente o divergente, segn el modelo)

Capta y concentra la luz en el foco donde se forma una imagen primaria.

Toma la imagen primaria y la aumenta


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Tipo Reflector

ocular

foco

Espejo secundario para exteriorizar el foco

Telescopio espacial Hubble

Objetivo (espejo cncavo parablico)


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Propiedades de los telescopios

Aumento de imagen: es la relacin entre las distancias focales F y f A = F/f Ser mayor el aumento cuanto ms largo sea el instrumento. Este valor puede modificarse cambiando el ocular (f) dado que F es invariable.

Razn focal: es la relacin entre la distancia focal (F) y la abertura (A), o sea

Rf = F/A

Brillo de la imagen: es directamente proporcional al cuadrado de la abertura (A) o sea al rea del objetivo e inversamente proporcional al cuadrado de F.

Brillo = A / F = 1/ Rf

O sea que a mayor abertura ms brillo de imagen. Contrariamente el brillo disminuye con el aumento dado que si la imagen es ms grande, la luz que entra debe repartirse en una superficie mayor. As habr ms brillo cuanto menor sea la razn focal (Rf).

2 2 2


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EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF

Ondas de Radio

Son otra forma de radiacin electromagntica con longitudes de onda de entre 0,1 mm a varios km. El hombre ha encontrado diversos usos para ellas, sobre todo en el campo de las telecomunicaciones.

Espectro radio

l

1mm 1 cm 1 dm 1m 10 m 100 m 1 km 10 km 30 km

Radar

Radio FM TV

Radio SW

Radioafic.

Radio AM

Radiofaros Radio LW

Enlaces de radio a grandes distancias

Celulares

GPS

Comunic. espaciales

Satlites comunic.

Horno microondas

Comunic. Barcos y aviones


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Radiotelescopios

Son enormes antenas dotadas de una superficie cncava parablica para recoger la radiacin radio. La atmsfera terrestre es transparente para las comprendidas entre l = 1 cm a 20 m, lo que hace posible la captacin de estas ondas mismo desde la superficie de nuestro planeta. Esta tcnica se conoce como Radioastronoma.

Las antenas funcionan todo el tiempo y no solo de noche como los telescopios. La superficie parablica concentra la radiacin en un foco, igual que el espejo de un telescopio. Pueden detectar objetos que no emiten luz, a grandes distancias. Algunas ondas de radio son caractersticas; por ej. El hidrgeno atmico emite con l = 21 cm y esto permite detectar su concentracin en el Universo.

La emisin de ondas de radio, puede ser de origen trmico (debido a la temperatura del cuerpo) o no trmico, debido a cambios de estado de los electrones.


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El radiotelescopio ms grande individual de occidente, es el de Arecibo (Puerto Rico) que posee una abertura (A) de 305 m


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En Rusia, se encuentra el individual ms grande del mundo, el Ratan 600 con un dimetro de 576 m.

Radiotelescopio compuesto de Very Large Array (VLA) en Nuevo Mxico. Consta de 27 antenas

FIN


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