La dispersión de Rayleigh
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En el artículo de la propagación de la luz por fibra óptica, comentamos que en el mundo real, la existencia de pérdidas limita la eficiencia y la capacidad de transmisión. Una de ellas es la dispersión de Rayleigh, y en este artículo vamos a explicarte porqué se produce.
Su descubridor
John William Strutt fue un científico británico, premio nobel de física en 1904, nacido en Langford Grove, Essex en 1842. Conocido como Lord Rayleigh, por ser el tercer barón de este título inglés, pasó la mayor parte de su carrera investigando en la Universidad de Cambridge.
En 1871 publicó sus estudios sobre el fenómeno de la dispersión de la luz debido a la presencia de partículas en los materiales, que explicaba fenómenos como el azul del cielo o los cambios de color que sufre al atravesar cristales opalescentes.
En qué consiste
La dispersión de Rayleigh es un fenómeno que afecta en general a las ondas electromagnéticas, siendo más conocida por su influencia sobre la luz, pero también existe, por ejemplo, en las ondas de radio.
Se produce cuando en el camino de una onda electromagnética se cruzan partículas submicroscópicas, de un tamaño mucho menor que su longitud de onda, provocando que algunos rayos de la misma se desvíen, debido a una polarización eléctrica de los electrones.
Como otras pérdidas, se mide en dB/km y una fórmula aproximada de su valor en el aire es:
Como puedes apreciar en ella, la dispersión de Rayleigh tiene una gran dependencia de la longitud de onda. Cuanto más pequeña es ésta, mayor dispersión se produce. Podemos apreciar una famosa consecuencia de ello en el color del cielo. La luz azul se dispersa mucho más que la roja, pues su longitud de onda es 1.5 veces menor. Si no existiera este fenómeno, veríamos el cielo blanco.
Cómo afecta a la fibra óptica
Los cables de fibra óptica sufren la dispersión de Rayleigh debido a la presencia de impurezas producidas por el proceso de fabricación del vidrio, en concreto, la tensión que se aplica durante el enfriado. Cuando el haz de luz del emisor choca con ellas, una parte de sus longitudes de onda se dispersa en muchas direcciones, escapándose por el revestimiento.
Cada compuesto con los que se fabrica la fibra óptica presenta una gráfica característica de este tipo de dispersión, pero todos dibujan una curva parecida a la siguiente:
La fórmula exacta para el caso de la fibra óptica es más compleja y no viene al caso, lo que destaca de este tipo de dispersión al compararla con otros, es que es el que más afecta a la atenuación dB/km, y por tanto, se considera el más importante.
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Fuentes:
- www.nobelprize.org
- Wikipedia
- Electronic Communications Systems – Wayne Tomasi
