PREMIO NOBEL DE FÍSICA 2009





(por Isa Martínez Beas)


El Premio Nobel de Física 2009 ha sido otorgado a tres científicos que han hecho importantes avances en el campo de la luz, todos anglosajones. Los premiados son el británico-estadounidense Charles Kao, el canadiense Williard Boyle y el estadounidense George E. Smith.



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(De izquierda a derecha, Charles K. Kao, Willard S. Boyle y George E. Smith)



Biografías



Charles K. Kao, nacido el 14 de noviembre de 1933 en Shanghai (China), actualmente posee una doble nacionalidad británica y estadounidense. Profesor e investigador. Trabaja como director de ingeniería de los Laboratorios de Telecomunicaciones Standard de Harlow, situados en el Reino Unido, y es vicerrector de la Universidad de Hong Kong. Es considerado el “padre de la comunicación por fibra óptica”.


instalacion-aerea-de-fibra-optica[1].jpgFibra óptica

Willard S. Boyle, nacido el 19 de agosto de 1924 en Amherst (Canadá), aunque de nacionalidad estadounidense. Físico coinventor del CCD (un sensor usado en las cámaras fotográficas digitales). Completó el doctorado de física en la Universidad de McGill y continuó trabajando durante un año en el “Radiation Laboratory”. En 1953, siguió dos años como profesor auxiliar en el “Royal Military College” y continuó trabajando en numerosos proyectos hasta su jubilación en 1979.

George E. Smith, nacido el 10 de mayo de 1930 en White Plains (Nueva York), físico estadounidense, coinventor junto a Willard Boyle del sensor CCD. Comenzó sus estudios en la Universidad de Pennsylvania, en 1955, y obtuvo su doctorado enla Universidad de Chicago en 1959. Trabajó en los Laboratorios Bell, en Murray Hill (Nueva Jersey), desde 1959, hasta su jubilación en 1986. Durante su carrera consiguió docenas de patentes y dirigió el departamento de VLSI de Bell.


800px-CCD[1].jpgSensor CCD



Descubrimientos científicos



Charles K. Kao se llevó la mitad del premio por sus innovadores avances sobre la transmisión de la luz en fibras ópticas de comunicación. En 1966, hizo un descubrimiento que impulsó definitivamente el uso de las fibras ópticas para la transmisión de datos a grandes distancias. Charles analizó cuidadosamente cómo transita la luz a través de largas distancias mediante fibras ópticas de cristal, y descubrió que con una fibra del más puro cristal era posible transmitir señales de luz a lo largo de 100 km, comparado con los 20m que sólo era posible transmitir con las fibras disponibles en los años sesenta. De alguna manera, le debemos el auge de las comunicaciones actuales. Cuatro años después de que el científico publicase sus cálculos, en 1970, se fabricó la primera fibra óptica moderna.



Los otros dos científicos premiados junto a Charles, ambos de los Laboratorios Bell de Murray Hill , Willard S. Boyle y George E. Smith, fueron premiados por haber inventado un chip que actualmente se encuentra en casi todas las cámaras digitales, ordenadores portátiles y teléfonos móviles: el “circuito semiconductor de imágenes”, generalmente conocido como “sensor CCD” (charge-coupled device) inventado por Boyle y Smith en 1969. Los dispositivos CCD convierten la luz en imágenes digitales. Solo un año después, los Laboratorios Bell tenían en funcionamiento la primera videocámara basada en este sistema de sensores. Boyle y Smith habían ganado ya en 2006 el Premio Nacional de Ingeniería en EE.UU. por ese mismo invento.



Aplicaciones a la sociedad



-FIBRA ÓPTICA
  • Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.
  • La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.
  • Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.
  • Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad.
  • Líneas de abonado
  • Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.
  • También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje.
  • Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.
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-SENSOR CCD

Este tipo de fibra ha encontrado múltiples aplicaciones, preferentemente en el campo de las comunicaciones -cables de televisión, télex- y en medicina, permitiendo el desarrollo de las modernas técnicas de endoscopia. Gracias a que su alcance, insensibilidad a los parásitos y su capacidad son mayores que en los cables coaxiales, la fibra óptica permite la transmisión simultánea de voz, señales de ordenador e imágenes incluso animadas. Un cable de fibra óptica del grosor de un lápiz es capaz de enviar al mismo tiempo cerca de doscientos mil programas de televisión o un millón de conversaciones telefónicas. Pero quizás su utilización más popular sea la de internet.

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¿Cómo funcionan?




Popularmente el término CCD es familiar como uno de los elementos principales de las cámaras fotográficas y de video digitales. En éstas, el CCD es el sensor con diminutas células fotoeléctricas que registran la imagen. Desde allí la imagen es procesada por la cámara y registrada en la tarjeta de memoria.
La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del número de células fotoeléctricas del CCD. Este número se expresa en píxeles. A mayor número de píxeles, mayor resolución. Actualmente las cámaras fotográficas digitales incorporan CCDs con capacidades de hasta ciento sesenta millones de píxeles (160 megapíxeles)
.

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED'S (diodos emisores de luz ) y lasers.


Curiosidades



La fibra óptica resulta interesante porque toma un concepto muy antiguo que es la manipulación de la luz, no es otra cosa más que eso, la manipulación controlada de la luz. Si nos remontamos a la historia, los mismos egipcios controlaban la luz por medio de espejos para iluminar dentro de las increíbles pirámides. Lo que nos lleva a preguntarnos si fueron ellos los precursores de la fibra óptica.

Existen nuevos sensores CCD con los más avanzados desarrollos tecnológicos, que son incorporados en las actuales cámaras de fotos digitales y con los que podemos capturar imágenes tal y como las ve el ojo humano. Capaz de captar los detalles más finos y utilizar enfoques diferentes para establecer la forma en que el sensor capta la imagen. Al igual que nuestro ojo, se esfuerza para ver escenarios oscuros con el mayor brillo y la mayor cantidad de detalles.




Webgrafía




La información necesaria para realizar este trabajo la he buscado en:


http://espaciociencia.com/premio-nobel-fisica-2009/
http://www.neoteo.com/premio-nobel-de-fisica-2009.neo

http://www.fibraopticahoy.com/fibra-optica-que-es-y-como-funciona/
http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_CCD