Фізичний принцип передачі світла в оптоволокне

Фізичний принцип передачі світла в оптоволокне
Основним теоретичним принципом зв'язку по оптоволокну, є проходження інфрачервоного світла по скляній трубці, як по тунелю від передавача до приймача. Світло, що використовується в оптоволоконної системі передачі, поширюється в спектрі, близькому до видимого світла, але все ж інфрачервоному, так як кварцове скло є хорошим середовищем передачі тільки для певної області спектра. Фундаментальними фізичними принципами, що лежать в основі оптичної передачі сигналу по волокну є: відображення, заломлення і дифракція.

Відображення. Світло, що проходить крізь середу, стикається із середовищем з щільністю, відмінною від середовища, в якій він був спочатку, і частково або повністю відбивається від межі цих середовищ.

Переломлення. Промінь світла при переході з одного середовища в іншу змінює свій напрямок.

Дифракція. Промінь світла незначно змінює напрямок поширення в напрямку перешкоди. Подібне явище спостерігається, коли водні брижі стикається з перешкодою і, огинаючи його, незначно, в його сторону змінює напрямок.

Показник заломлення

Світло поширюється в різних середовищах з різними швидкостями. У більш щільному середовищі швидкість поширення світла нижче. Міру, що має відношення як до щільності матеріалу, так і до швидкості поширення світла в цьому матеріалі називають показником заломлення. Для будь-якого матеріалу показник заломлення вимірюється щодо швидкості поширення світла у вакуумі.

Промінь світла, що проникає в середу з меншим показником заломлення, буде виходити з кутом, великим кута падіння, а проникає в середу з великим показником заломлення, з кутом, меншим, ніж кут падіння.

Показники заломлення для деяких прозорих речовин:
Вакуум - 1,0000
Повітря - 1,0002
Вода - 1,333
Розплавлений кварц - 1,452
Оптичне скло (кронглас) - 1,517
Щільний флінтглас - 1,655
Алмаз - 2,421
Етиловий спирт - 1,360
Силоксан - 1,405

Особливості сучасних оптичних волокон

Фізичний принцип передачі світла в оптоволокне

У сучасному оптоволокне, незважаючи на його мікроскопічні розміри показник заломлення не однакові в серцевині і по краях. За рахунок цього в серцевині оптичного волокна виникає ефект повного внутрішнього відображення. Тобто світло, введений в торець світловода, може пройти кілька десятків кілометрів і за рахунок модуляції донести корисний сигнал до приймальні апаратури.

Профіль зміни показника заломлення в волокнах різного призначення неоднаковий.

У одномодовом оптоволокне діаметр светопроводящая серцевини всього 7 - 12 мікрон, і саме таке волокно використовується для міжміського і міжнародного зв'язку. Детальніше про це оптоволокне тут.

Багатомодове оптоволокно в даний час випускається з градієнтним профілем. У ньому не два шари з різними показниками заломлення, а плавний перехід цього показника від середини до краю. Сетопроводящяя серцевина в подібному волокні 50 або 62,5 мікрона. Але велика серцевина і як наслідок його "многомодность" сильно скорочують відстань передачі сигналу. Багатомодові волокна використовуються тільки для ліній протяжністю до двох кілометрів.

Фізика 7 клас

Фізика 8 клас

Фізика 9 клас

Підручник з фізики Перишкін А.В. для 9 класу завершує курс фізики основної школи та відповідає вимогам мінімуму змісту основного освіти.

ГДЗ 7-9 клас

Готові домашні завдання з фізики до підручників Перишкін: ГДЗ для 8 класу скачати. решебник з фізики 9 класу скачати.