quinta-feira, 4 de novembro de 2010

Fibra óptica

Fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.




A fibra óptica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. Há vários métodos de fabricação de fibra óptica, sendo os métodos MCVD, VAD e OVD os mais conhecidos.

Funcionamento
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas.

A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo e o revestimento. No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.

As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas electromagnéticas (como a luz uma vez que são transparentes e podem ser agrupadas em cabos. Estas fibras são feitas de plástico ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz infravermelha.




O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à décima potência, de bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projecto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilómetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.

Para transmitir dados pela fibra óptica, é necessário equipamentos especiais, que contém um componente fotoemissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O fotoemissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que representam os valores digitais binários (0 e 1). Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação de várias comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits/s em um único par de fibras.

Vantagens
Em Virtude das suas características, as fibras ópticas apresentam muitas vantagens sobre os sistemas eléctricos:

Dimensões Reduzidas

Capacidade para transportar grandes quantidades de informação ( Dezenas de milhares de conversações num par de Fibra);
Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilômetros.
Imunidade às interferências electromagnéticas;
Matéria-prima muito abundante.

Desvantagens

Custo ainda elevado de compra e manutenção;
Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento;
Dificuldade de conexões das fibras ópticas;
Acopladores tipo T com perdas muito grandes;
Impossibilidade de alimentação remota de repetidores;
Falta de padronização dos componentes ópticos.

Aplicações

Uma característica importante que torna a fibra óptica indispensável em muitas aplicações é o facto de não ser susceptível à interferência electromagnética, pela razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros meios de transmissão que empregam os fios metálicos, como o cobre. Podemos encontrar aplicações do uso de fibra óptica na medicina (endoscopias por exemplo) como também em telecomunicações (principalmente internet) em substituição aos fios de cobre.



fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica

Fabricação do vidro

Em ciência dos materiais o vidro é uma substância sólida e amorfa que apresenta temperatura de transição vítrea,[1]. No dia a dia o termo se refere a um material cerâmico transparente geralmente obtido com o resfriamento de uma massa líquida à base de sílica.

Em sua forma pura, o vidro é um óxido metálico super esfriado transparente, de elevada dureza, essencialmente inerte e biologicamente inativo, que pode ser fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis. Estas propriedades desejáveis conduzem a um grande número de aplicações. No entanto, o vidro geralmente é frágil, quebra-se com facilidade. O vidro comum se obtém por fusão em torno de 1.250 ºC de dióxido de silício, (SiO2), carbonato de sódio (Na2CO3) e carbonato de cálcio (CaCO3).

Composição
As matérias primas que compõem o vidro são os vitrificantes, fundentes e estabilizantes.

Os vitrificantes são usados para dar maior característica à massa vidrosa e são compostos de anidrido sílico, anidrido bórico e anidrido fosfórico.

Os fundentes possuem a finalidade de facilitar a fusão da massa silícea, e são compostos de óxido de sódio e óxido de potássio.

Os estabilizantes têm a função de impedir que o vidro composto de silício e álcalis seja solúvel, e são: óxido de cálcio, óxido de magnésio e óxido de zinco.

A sílica, matéria prima essencial, apresenta-se sob a forma de areia; de pedra cinzenta; e encontra-se no leito dos rios e das pedreiras.

Depois da extração das pedras, da areia e moenda do quartzo, procede-se a lavagem a fim de eliminar-se as substâncias argilosas e orgânicas; depois o material é posto em panelões de matéria refratária, para ser fundido.

A mistura vitrificável alcança o estado líquido a uma temperatura de cerca de 1.300°C e, quando fundem as substâncias não solúveis surgem à tona e são retiradas. Depois da afinação, a massa é deixada para o processo de repouso, de assentamento, até baixar a 800°C, para ser talhada.

Fabricação

A fabricação é feita no interior de um forno, onde se encontram os panelões. Quando o material está quase fundido, o operário imerge um canudo de ferro e retira-o rapidamente, após dar-lhe umas voltas trazendo na sua extremidade uma bola de matéria incandescente.

Agora bola incandescente, deve se transformada numa empola. O operário gira-a de todos os lados sobre uma placa de ferro chamada marma. A bola vai se avolumando até assumir forma desejada pelo vidreiro.

Finalmente a peça vai para a seção de resfriamento gradativo, e assim ficará pronta para ser usada.

Tipos de vidros

Vidro para embalagens - garrafas, potes, frascos e outros vasilhames fabricados em vidro comum nas cores branca, âmbar e verde;

Vidros para a construção civil - Vidro plano - vidros planos lisos, vidros cristais, vidros impressos,vidros refletivos, vidros anti-reflexo, vidros temperados, vidros laminados, vidros aramados, vidros coloridos, vidros serigrafados, vidros curvos e espelhos fabricados a partir do vidro comum;

Vidros domésticos - tigelas, travessas, copos, pratos, panelas e produtos domésticos fabricados em diversos tipos de vidro;
Fibras de vidro - mantas, tecidos, fios e outros produtos para aplicações de reforço ou de isolamento;

Vidros técnicos - lâmpadas incandescentes ou fluorescentes, tubos de TV, vidros para laboratório (principalmente o vidro borossilicato), para ampolas, para garrafas térmicas, vidros oftálmicos e isoladores elétricos;

Vidro temperado - aquecimento entre 700° e 750° através de um forno e resfriamento com choque térmico, normalmente a ar, causando aumento da resistência por compactação das camadas superficiais. O aumento da resistência mecânica chega a 87%. O vidro após o processo de têmpera não poderá ser submetido a lapidação de suas bordas, recortes e furos.

Vidro laminado - composto por lâminas plásticas e de vidro. É utilizado em pára-brisas de automóveis, clarabóias e vitrines.

Vidros comuns - decorados ou beneficiados - São os vidros lapidados, bisotados, jateados, tonalizados, acidados, laqueados e pintados, utilizados na fabricação de tampos de mesas, prateleiras, aparadores, bases e porta-retratos. Nas espessuras de 2 mm a 25 mm (já se fabricam vidros planos de até 50 mm, para fins especiais em construção civil).

Os raios UV-A e UV-B

A radiação ultravioleta, conhecida como UV, faz parte da luz solar que atinge o nosso planeta e é essencial para a preservação do calor e a existência da vida. No entanto, em função dos buracos na camada de ozônio, provocados pela nossa civilização, estamos expostos a esta radiação sem qualquer proteção. Sem a camada de ozônio, os raios UV podem causar queimaduras, fotoalergias, envelhecimento cutâneo e até o câncer de pele.
De acordo com o Dr. Roberto Barbosa Lima, Médico - Dermatologista, a radiação Ultravioleta (UV) ao atingir nossa pele penetra profundamente e desencadeia reações imediatas, como as queimaduras solares, as fotoalergias (alergias desencadeadas pela luz solar) e o bronzeamento. "Provoca também reações tardias, devido ao efeito acumulativo da radiação durante a vida, causando o envelhecimento cutâneo e as alterações celulares que, através de mutações genéticas, predispõem ao câncer da pele", alerta o médico. Para entender um pouco melhor este processo, vamos começar do início: o que são os raios ultravioletas?

Segundo o Dr. Roberto, é importante compreender, em primeiro lugar, que a radiação UV que atinge a Terra se divide em radiação UVA e UVB, embora haja também os raios UVC, que não chegam até o nosso planeta. A radiação UVA, explica o especialista, é a maior parte do espectro ultravioleta e possui intensidade constante durante todo o ano, atingindo a pele praticamente da mesma forma durante o inverno ou o verão. Sua intensidade também não varia muito ao longo do dia, sendo pouco maior entre 10 e 16 horas que nos outros horários. "Os raios UVA penetram profundamente na pele, sendo os principais responsáveis pelo fotoenvelhecimento. Tem também importante participação nas fotoalergias e também predispõe a pele ao surgimento do câncer". É interessante saber que o UVA também está presente nas câmaras de bronzeamento artificial, em doses mais altas do que na radiação proveniente do sol.

A Radiação UVB já tem uma incidência bem maior durante o verão, especialmente entre 10 e 16 horas. De acordo com o dermatologista, os raios UVB penetram superficialmente na pele e são os causadores das queimaduras solares, "que são as principais responsáveis pelas alterações celulares que predispõem ao câncer de pele", explica. O médico alerta para o fato de que, sendo apenas os raios UVB que causam as queimaduras solares, o fato da pessoa não ter ficado vermelha não significa que não tenha sido atingida danosamente pela radiação UVA. "Aquele sol de inverno que pareceu não causar problemas porque você não se queimou nada, na verdade também está prejudicando sua pele favorecendo, principalmente, o seu envelhecimento, da mesma forma que as câmaras de bronzeamento artificial", alerta o especialista.

Óculos de Sol
Um par de óculos de sol parece tão simples, são duas peças de vidro ou plástico colorido colocadas em algum tipo de armação de plástico ou metal. Mas, há muitas coisas diferentes que você pode fazer com duas peças de vidro e essas coisas têm um grande efeito sobre você quando usa as lentes.

Assim, existem algumas coisas que um bom par de óculos de sol deve fazer por você, como: proporcionar proteção contra os raios ultravioleta da luz solar, contra a luz intensa e contra os clarões, além de eliminarem frequências específicas de luz, o que é feito através de uma variedade de tecnologias, as quais são:

Colorização

A cor da tonalidade determina as partes do espectro de luz que são absorvidos pelas lentes. Os fabricantes usam diferentes cores para produzir resultados específicos.

• As tonalidades cinza são ótimas para reduzir a quantidade geral de brilho com a mínima distorção de cores. Lentes cinza oferecem boa proteção contra claridade, tornando-as uma boa escolha para dirigir e uso geral.
• As tonalidades amarela ou dourada reduzem a quantidade de luz azul enquanto permitem um maior percentual de passagem de outras frequências, dando o efeito de tudo claro e nítido. É por isso que os óculos para neve são, normalmente, amarelos. Esta tonalidade realmente distorce a percepção de cores, o que o torna inadequado para qualquer atividade que dependa de precisão de cores.
• As tonalidades âmbar e marrom reduzem a claridade e têm moléculas que absorvem frequências de cores mais altas, como o azul, além dos raios UV.
• As tonalidades verdes nas lentes filtram um pouco de luz azul e reduzem a claridade. Como as tonalidades verdes oferecem o mais alto contraste e maior precisão visual do que qualquer outra são muito populares.
• As tonalidades púrpura e rosa oferecem o melhor contraste de objetos contra um fundo verde ou azul. São uma boa opção para caça ou esqui-aquático.

Muitos fabricantes utilizam um processo chamado densidade constante para colorir as lentes, em que se envolve um vidro ou mistura de policarbonato com uma cor uniforme através de todo o material. A cor é embutida diretamente nas lentes quando estas são criadas.

A colorização também pode ser realizada pela aplicação de uma cobertura de moléculas que absorvem luz à superfície de policarbonato claro. Nesse método as lentes desse material são imergidas em um líquido especial, onde a cor é lentamente absorvida pelo plástico.

Polarização

Os filtros polarizados são mais comumente feitos de um filme químico aplicado a uma superfície plástica ou vítrea transparente. O composto químico utilizado, normalmente será composto de moléculas que se alinham naturalmente, umas em relação às outras. Quando aplicadas uniformemente às lentes, as moléculas criam um filtro microscópico que absorve qualquer luz que corresponda a seu alinhamento.

Lentes fotocromáticas

Os óculos de sol ou a prescrição de óculos que escurecem quando expostos ao sol são chamados de fotocromáticos e dependem de uma reação química à radiação UV.

As lentes fotocromáticas têm milhões de moléculas de substâncias transparentes à luz visível na ausência de luz UV, que é a composição normal da iluminação artificial. Mas, quando expostas aos raios UV na luz solar, as moléculas sofrem um processo químico que faz com que mudem sua forma. A nova estrutura molecular absorve partes da luz visível, fazendo com que as lentes escureçam. O número de moléculas que muda de forma varia com a intensidade dos raios UV.

Espelhamento

Os óculos de sol reflexivos geralmente têm um aspecto espelhado. As lentes nesses óculos de sol têm uma cobertura reflexiva aplicada em uma camada muito fina e esparsa, tão fina que é chamada de superfície semiprateada. O nome "semiprateado" advém do fato de que as moléculas reflexivas cobrem o vidro tão esparsamente que apenas cerca da metade das moléculas necessárias para tornar o vidro um espelho opaco é aplicada. A superfície semiprateada refletirá cerca da metade da luz que atinge sua superfície, enquanto permite que a outra metade passe diretamente.

Frequentemente, a cobertura espelhada é aplicada como um gradiente que muda gradualmente os tons de cima para baixo, permitindo que os raios do sol sejam bloqueados e o painel continue a ser visto quando você estiver dirigindo.

Cobertura resistente a riscos

Embora o vidro seja naturalmente resistente a riscos, a maioria dos plásticos não o é. Para compensar, os fabricantes desenvolveram uma variedade de modos de aplicar filmes rígidos opticamente claros às lentes. Os filmes são feitos de materiais como carbono similar a diamante e diamante policristalino. Através de um processo de ionização, um filme fino, mas extremamente durável, é criado na superfície das lentes.

Cobertura anti-reflexiva

Um problema comum com óculos de sol é chamado de claridade reversa. É a luz que atinge a traseira da lente e se reflete para os olhos. O objetivo da cobertura anti-reflexiva (AR) é reduzir essas reflexões das lentes.

Similar à cobertura resistente a riscos, a AR é feita de um filme muito rígido e fino que é aplicado em camadas sobre as lentes. Isso faz com que a intensidade da luz refletida da superfície interna e a luz refletida da superfície externa do filme sejam quase iguais e minimize o clarão que você vê.

Cobertura ultravioleta

Vários dos mais graves problemas oculares podem ser vinculados a uma causa: luz UV. A UV é, frequentemente, separada em duas categorias baseadas na freqüência e comprimento de onda da luz: UV-A e UV-B.

Uma boa cobertura UV em seus óculos de sol pode eliminar a radiação UV e você deve verificar se seus óculos de sol filtram 100 % de ambos os tipos de raios UV. Há uma declaração na etiqueta que diz quanta proteção UV os óculos de sol têm. Você quer 100 % de proteção.


Aplicação de camadas típica para criar um par de óculos de sol de alta classificação