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Titolo: LUCE e FIBRA OTTICA: Domande ai fisici o agli astronomi

Ciao fisici o astronomi di questo newsgroup,
oggi tra amici ci siamo trastullati in questioni sicuramente al di sopra
delle nostre conoscenze e siamo entrati in disaccordo su alcune questioni
che vi pongo:
LUCE:
1) Esiste una caratteristica fisica distintiva dei 7(?) colori primari
oppure lo spettro visibile è un continuo e la definizione dei colori primari
è solo esclusivamente linguistica (es. per definizione verde= 400nm,
rosso=670nm, ecc...)
2) Qual'è la differenza fisica tra un rosso puro di un laser e un arancio di
una lampadina a incandescenza?
3) La luce laser ha un rendimento (potenza luminosa emessa / potenza
elettrica consumata) molto più alto di una comune lampadina? Se fosse
possibile pareggiare le caratteristiche di un puntatore laser, in quanto a
grandezza della sorgente luminosa e sistema di lenti, usando la tecnologia
di una comune lampadina al posto del diodo laser si riuscirebbe ad ottenere
lo stesso spot "filiforme"?
4) Un metro della migliore fibra ottica oggi realmente disponibile sul
mercato ha un limite di banda (Mbps) intrinsecamente limitato o questo
limite dipende esclusivamente dai "trasduttori" (trasmettitore e ricevitore
del segnale luminoso) che applichiamo alle estremità? Se la banda fosse
intrinsecamente limitata, quale sarebbe questo limite nel caso in cui
usassimo i più veloci trasduttori oggi ipotizzabili con le leggi fisiche
conosciute? Questo eventuale limite è indirettamente proporzionale alla
lunghezza del filo di fibra ottica oppure fintantoché il segnale luminoso si
riesce a inviare da una estremità e percepire all'estremità opposta esso
rimane uguale?
- I ricevitori digitali di segnale luminoso oggi utilizzati in che modo
interpretano/distinguono gli "0" dagli "1"?
- E' corretto affermare che il limite di banda (se esiste) nella
trasmissione una fibra ottica di lunghezza infinitesima con segnale luminoso
è identico a quello di un doppino telefonico con segnale elettrico in quanto
in entrambi i casi è infinito?
Complimenti in anticipo a chi vorrà chiarire tali questioni!
Diego

 lo stesso spot "filiforme"?
Questa domanda sono due...
Alla prima non so rispondere con certezza, anche perche' ci sono diversi
tipi di laser e penso non abbiano tutti lo stesso rendimento.
Alla seconda, se l'ho capita bene, la risposta e' no.
La luce di una comune lampadina manca di una proprieta' importante: la
"coerenza spaziale".
Detto in termini semplificati, la luce di una lampada a incandescenza e'
la somma di tante sorgenti molto piccole, che emettono ognuna per conto
proprio, senza relazione di fase tra loro.
Un laser invece ha un'emissione "coerente", il che vuol dire che la luce
che esce si avvicina a un'onda piana e quindi puo' essere concentrata
molto di piu', usata per produrre effetti d'interferenza, ecc.
E qui mi fermo...
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

 rosso=670nm, ecc...)
E' solo culturale, e non è uguale per tutte le culture, né per numero,
né per "centratura" (ho letto da qualche parte che il rosso "ideale" dei
giapponesi, per esempio, è per noi quasi "arancione", perché quello è il
pigmento a cui sono abituati). la radiazione elettromagnetica è un
continuum, così come è un continuum lo spettro sonoro, il che non
impedisce di piazzare il la a 440 Hertz (tant'è vero che c'è chi lo
fissa più basso).
-- 
"All'aeroporto spariscono le valigie del mago Silvan", _Il Messaggero.
it.cultura.classica: 
http://digilander.iol.it/mmanca

 del segnale luminoso) che applichiamo alle estremità? 
Da quello che ho sentito, i limiti sono dell'elettronica e dei
trasduttori.
Ciao
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

1.) L'unica caratteristica distintiva dei sette colori è la frequenza o
meglio i vari colori non sono che range di frequenza in cui appunto la luce
ci appare rossa, viola ecc.
Questi range di valori non sono distinti e di "bordi" definiti ma si
sovrappongono. Tale distinzione è puramente una convenzione e dal punto di
vista fisico abbiamo sempre a che fare con onde elettromagnetiche che si
distinguono solo per la frequenza.
2.) la luce del laser è coerente cioè le onde elettromagnetiche sono emesse
in fase. Inoltre la distribuzione delle frequenze di un laser è molto piu'
stretta cioè il range di frequenze emesse è piu' piccolo.
3.) In genere il laser ha un rendimento migliore ma non è che questo che lo
contradistingue da una lampadina. La luce della lampadina è incoerente cioè
abbiamo una distibuzione uniforme delle fasi delle onde emesse tra 0 e 2*pi.
La tecnica usata nei laser evita ciò (per quanto è possibile) attraverso
un'emissione quasi temporanea di tutti gli atomi del mezzo usato per
costruirlo (semiconduttore o elio-neon) .
4.) La banda delle fibre ottiche al giorno d'oggi supera i 50Ghz. In
laboratorio sono state effettuate addirittura trasmissioni a 50Tbit. La
trasmissione dipende ovviamente dal emettitore di luce (LED o laser), dal
mezzo (la fibra) e dal ricevitore (fotodiodo). Il segnale cosi come nel filo
di rame decade (dispersione, perdite ecc.) e questo dipende sia dalla fibra
che dal emettitore. Per un emettitore laser è necessario mettere ripetitori
ogni 70 km.
I segnali luminosi "1" (presenza di luce) e "0" (assenza di luce) vengono
convertiti in impulsi elettrici dal fotodiodo. Quindi un impulso elettrico
rappresenta "1" e la sua assenza "0".
Il limite di banda, che non puo' in nessun caso essere infinito, non dipende
dalla lunghezza della fibra o del doppino ma dalle caratteristiche del
mezzo.
Spero di esserti stato utile.

 rimane uguale?
Il deterioramento di un impulso trasmesso all'interno di una fibra ottica e'
soggetto a vari fenomeni che ne deteriorano la forma e/o le dimensioni, (in
particolare mi riferisco ad un impulso gaussiano): in particolare cio' che
lo influenza maggiormente, diminuendo la banda, e' il fenomeno
dell'attenuazione, (dispersione e compagnia bella li ignoriamo, in prima
approssimazione), che ha come limite inferiore teorico quello di 0.16 db/Km
in "terza finestra", (1550 nm, se ben ricordo).
Mi fermo qui e spero di non avere scritto troppo idiozie...



in entrambi i casi è infinito?
Per nulla: sono tutti e due limitati, e in maniera diversa.
          Giovanni