Trab I Comunicações Óticas Manha e Noite (Respondido)

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CURSO:
 Redes de Computadores
DISCIPLINA:
 Comunicações Óticas Para Transmissão de Dados
ALUNO(
A):
 
AVI 
( 
) – AVII ( ) – Trabalho (X ) – AVIII ( )
NOTA
DATA: 
TURMA:
 
MAT.:
 
SALA:
 
GRADUAÇÃO
PROF°
(ª): Jordan Silva de Paiva
TURNO: NOITE
Observações:
Entregar até os dias 24 e 25/09/2012;
Um ponto a menos por dia de atraso;
Vale 20% da AVII.
Trabalho individual. Cópias terão as notas divididas entre os participantes.
Só será recebida a Cópia Impressa com as respostas.	
1a. Questão:
A. Considere as situações cotidianas apresentadas abaixo.
I – Quando um avião está voando nas vizinhanças de uma casa, algumas vezes a imagem da TV sofre pequenos tremores e fica ligeiramente fora de foco.
II – Uma criança faz bolhas de sabão com auxílio de um canudinho, soprando água na qual se mistura um pouco de sabão. Quando a bolha está crescendo, observa se uma mudança de cor da película da bolha.
III – Uma pessoa escuta o som que vem de trás do muro.
IV – Uma piscina cheia de água parece mais rasa quando observada de fora.
V – Uma pessoa vê sua imagem na superfície de um lago.
Assinale a seqüência que indica corretamente os conceitos físicos utilizados para explicar cada uma das cinco situações.
A) I – Interferência, II – difração, III – difração, IV – interferência, V – difração 
B) I – Difração, II – interferência, III – reflexão, IV – refração, V – refração 
C) I – Difração, II – difração, III – interferência, IV – refração, V – reflexão 
D) I – Reflexão, II – refração, III – reflexão, IV – refração, V – reflexão 
E) I – Interferência, II – interferência, III – difração, IV – refração, V – reflexão
R) A resposta correta é a “E”
 
B. A figura abaixo mostra um raio de luz monocromática que incide na superfície de separação de dois meios homogêneos e transparentes A e B, vindo do meio A. Nessas condições o raio de luz emerge rasante à superfície. Chamando de nA e nB os índices de refração absolutos dos meios A e B, respectivamente, e de L o ângulo limite, então:
                                                    
      a) nA = nB e a = L
      b) nA > nB e a = L
      c) nA < nB e a > L
      d) nA < nB e a = L
      e) nA < nB e a < L
R) A resposta correta é a “B” 
C. Uma gaivota pousada na superfície da água, cujo índice de refração em relação ao ar é n = 1,3, observa um peixe que está exatamente abaixo dela, a uma profundidade de 1,0m. Que distância, em linha reta deverá nadar o peixinho para sair do campo visual da gaivota?
 
      a) 0,84m
      b) 1,2m
      c) 1,6m
      d) 1,4m
      e) O peixinho não conseguirá fugir do campo de visão da gaivota.
R) A resposta correta é a “E”
D. Em determinadas condições, pode-se ouvir o eco de um som. O fenômeno acústico que explica o eco é:
 
      a) a refração
      b) a reflexão
      c) a ressonância
      d) a interferência
      e) a difração
R) A resposta correta é a “B”
 
E. Um dos discos clássicos do rock, o álbum The Dark Side of the Moon, do grupo inglês Pink Floyd, lançado em 1973, traz em sua capa uma bonita figura da luz branca sendo decomposta em um prisma óptico, o que caracteriza o fenômeno da dispersão. Pelo que se conclui da ilustração, o prisma é de vidro (ou de material semelhante) e está imerso no ar.
 
                                                
 
Cada freqüência do espectro da luz branca sofre um desvio diferente na travessia do prisma, permitindo a obtenção de um feixe policromático no qual se distinguem as cores fundamentais presentes, também, num arco-íris. A respeito do fenômeno da dispersão da luz no prisma, analise as alternativas abaixo e aponte a correta:
 
      a) A cor que mais se desvia é a violeta, pois ao refratar-se do ar para o vidro, sofre menor variação de velocidade de propagação que as demais cores.
      b) A cor que menos se desvia é a violeta, pois ao refratar-se do ar para o vidro e do vidro para o ar, sofre maior variação no comprimento de onda que as demais cores.
      c) O diferente desvio sofrido por cada uma das cores componentes do espectro da luz branca é determinado pelo índice de refração que o vidro apresenta para cada freqüência, isto é, para a luz violeta ele apresenta maior índice de refração que para a luz vermelha.
      d) Na travessia do prisma, a cor de maior freqüência sofre o menor desvio, enquanto que a cor de menor freqüência sofre o maior desvio.
      e) O desvio sofrido por cada uma das cores componentes do espectro da luz branca é determinado pela variação de freqüência que cada uma delas sofre na refração do ar para os vidro e do vidro para o ar.
 
A resposta correta é a “C”
F. Uma fonte de luz situada a 0,50m abaixo do nível da água (índice de refração absoluto 4/3) determina a superfície de um disco brilhante de raio aproximadamente igual a:
 
      a) 0,20m
      b) 0,30m
      c) 0,57m
      d) 0,80m
      e) 1,00m
 R) A resposta correta é a “C”
G. As fibras ópticas, de grande uso diagnóstico em Medicina (exame do interior do estômago e outras cavidades), devem sua importância ao fato de que nelas a luz se propaga sem "escapar" do seu interior, não obstante serem feitas de material transparente. A explicação para o fenômeno reside na ocorrência, no interior das fibras, de:
 
      a) reflexão total da luz;
      b) dupla refração da luz;
      c) polarização da luz;
      d) difração da luz;
      e) interferência da luz.
 
R) A resposta correta é a “A”
H. A figura mostra um raio de luz passando de um meio 1 (água) para um meio 2 (ar), proveniente de uma lâmpada colocada no fundo de uma piscina. Os índices de refração absolutos do ar e da água valem, respectivamente, 1,0 e 1,3.
                                                
 
      Dados: sen 48° = 0,74 e sen 52° = 0,79
      Sobre o raio de luz, pode-se afirmar que, ao atingir o ponto A:
 
      a) sofrerá refração, passando ao meio 2;
      b) sofrerá reflexão, passando ao meio 2;
      c) sofrerá reflexão, voltando a se propagar no meio 1;
      d) sofrerá refração, voltando a se propagar no meio 1;
      e) passará para o meio 2 (ar), sem sofrer desvio.
R) A resposta correta é a “C”
 
2a. Questão:
Marque as alternativas abaixo com as letras (C)erto ou (E)rrado, apresentando justificativas para todas as afirmativas da frase identificadas como “(E)rradas” 
( F ) A Luz consiste em um campo gravitacional e um campo térmico perpendiculares que oscilam em freqüências muito baixas da ordem de 1014 bps. 
Justificativa caso esteja errada:
R) A luz consiste em um campo elétrico e um campo magnético, que ocilam em frequências muito altas, da ordem de 1014 Hz.
( V ) O comprimento de onda consiste na largura entre valores repetidos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ)
Justificativa caso esteja errada:
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( V ) Fontes Luminosas reais emitem luz em uma faixa de comprimentos de onda, denominada Largura Espectral da Fonte (Δλ) medida em Hz.
Justificativa caso esteja errada:
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( F ) Uma fonte de luz perfeitamente coerente emite luz em muitos comprimentos de onda, com largura espectral infinita.
Justificativa caso esteja errada:
R) A emissão da luz é em apenas um único comprimento de onda e sua largura espectral é nula
 ( F ) Para os vidros utilizados na fabricação das fibras óticas, o índice de refração varia com o comprimento de onda causada por alguma propriedade do material, chamada dispersão material,que pode ser elevada pela utilização de fontes com maior largura espectral. 
Justificativa caso esteja errada:
R) Não será elevada e sim reduzida com a utilização de fontes com menor largura espectral.
( F ) A distorção material pode ser reduzida através de filtragem do feixe ótico, mas apresenta alguns inconvenientes: Filtragem insuficientemente larga e ganho de potência ótica. 
Justificativa caso esteja errada:
R)Na verdade não existe tecnologia de fabricação de filtros com faixas de passagem suficientemente estreita e um filtro com banda estreita iria reduzir a potência e não aumentar.
 
( F ) A distorção material das fibras óticas limita a capacidade de informação de um sistema de transmissão devido o estreitamento do pulso transmitido. 
Justificativa caso esteja errada:
R) A distorção material é a absorção do pulso pelo material de fabricação da fibra.
( V ) Fibra óptica é um fio que conduz a potência luminosa de um emissor até um receptor óptico. São estruturas transparentes, flexíveis, compostas por dois materiais condutores, tendo dimensões próximas a um fio de cabelo humano. 
Justificativa caso esteja errada:
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 ( V ) Refração é a mudança na direção e velocidade quando uma onda de luz passa de um meio para o outro. Na transição de um meio mais refringente (n2) para menos refringente (n1), se o ângulo for superior a um ângulo crítico, ocorre reflexão total. 
Justificativa caso esteja errada:
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( V ) Uma vez que a reflexão total ocorre para ângulos de incidência menores que um valor particular, chamado ângulo crítico, dado por Θc= arc Coseno( n2/n1), e já que o Coseno de um ângulo nunca é menor que 1, a reflexão total só pode ocorrer quando n2> n1. 
Justificativa caso esteja errada:
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( F ) A fibra ótica consiste em uma região central, chamada banco, envolta por uma camada, também de material condutor, chamada pêndulo, com índices de refringência iguais. 
Justificativa caso esteja errada:
R) A fibra ótica é composta de um núcleo que pode ser composto de vidro, ao redor do núcleo tem a casca que é um matéria de menor refração e ao redor da casca ainda há uma capa de material plástico
( V ) A composição da casca da fibra ótica, com material de índice de refração superior ao do núcleo, oferece condições à propagação luminosa pelo mecanismo de difração total . 
Justificativa caso esteja errada:
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3a. Questão:
Com base nos seus conhecimentos sobre Comunicações Óticas, associe os sub-sistemas às afirmativas abaixo:
(a) Modelo Ondulatório da Luz ;
(b) Absorção, espalhamento e curvaturas;
(c) Modelo Corpuscular da Luz;
(d) Monomodo e Multímodo;
(e) Dispersão Modal;
(f) Modal, Intermodal, material, guia de onda;
(g) 820 nm, 1330 nm, 1550 nm;
(h) Atenuação e distorção;
( f ) Distorção em fibras óticas;
( d ) Opções tecnológicas de fibras óticas ;
( e ) Limita a Largura de Banda nas fibras óticas ;
( c ) Deduz as leis de Refração e Reflexão e explica a Difração e interferência;
( h ) Limitantes de um enlace de fibra ótica;
( b ) Mecanismos responsáveis pela atenuação em fibras óticas ;
( a ) Explica o efeito fotoelétrico;
( g ) Janelas de transmissão;
3a. Questão:
Com base nos seus conhecimentos sobre a composição das Redes de Comunicação ótica, responda sucintamente a cada um dos questionamentos abaixo:
- Quais as vantagens das redes fibras óticas sobre o cabeamento metálico convencional? 
R) Maior capacidade de transmissão, não inflamáveis, mais finas, menor degradação do sinal.
- Explique porque a Dispersão Modal limita a Banda Passante de uma Fibra ótica? 
R) Os diferentes modos de propagação tem diferentes caminhos óticos, levando a diferentes atrasos do sinal na fibra multímodo, que resultam na dispersão modal.
Explique o conceito de Janelas Óticas em uma Fibra Ótica para Transmissão de Sinais?
R) As Janelas de transmissão dizem respeito às regiões de comprimento de onda aonde a atenuação óptica é baixa.
Explique o conceito de fibras monomodo e multimodo, explorando as vantagens e desvantagens de cada uma.
R) Nas fibras Multimodo, o sinal pode trafegar na fibra de vários modos diferentes, levando a caminhos ópticos diferentes, logo em um mesmo pulso existe a possibilidade do mesmo sinal chegar com pequenos intervalos de tempo;
Nas fibras Monomodo, apenas um modo é considerado. Alto custo, quando comparado á outros tipos de Fibra, não só da Fibra em si, mas também dos materiais agregados, como conectores, componentes eletrônicos e, outros.