Pilihan privasi Anda

KiwiBee menggunakan cookie opsional dari Google Analytics, Google Ads, dan Meta Pixel untuk memahami pengunjung dewasa, mengukur pendaftaran yang selesai, dan meningkatkan kampanye. Cookie penting selalu aktif. Pixel iklan ChatGPT OpenAI juga mengukur tampilan halaman dan pertanyaan yang telah dikirim setelah persetujuan iklan, serta dapat menggunakan detail kontak yang di-hash untuk pencocokan. Kebijakan privasi

Langsung ke konten utama

Serat Optik & Panduan Cahaya

Tentang simulasi ini

Serat Optik & Panduan Cahaya menunjukkan bagaimana sehelai kaca setipis rambut membawa lalu lintas internet global dengan kecepatan cahaya. Serat optik 3D tembus pandang menampilkan Inti (n₁) bagian dalam berindeks tinggi, Kelongsong (n₂) luar berindeks lebih rendah, Kerucut Penerimaan pintu masuk, dan Fotodetektor keluar. Saat siswa menyeret pemancar laser merah atau menyesuaikan sudut luncur, sinar laser kontinu dan aliran pulsa foton yang berpendar membias ke muka inti dan menghantam dinding inti-kelongsong pada sudut datang θᵢ. Selama θᵢ tetap berada di atas sudut kritis θc = arcsin(n₂/n₁), 100% cahaya memantul secara internal ke bawah pandu gelombang; menyeret cincin tikungan tengah terlalu tajam menurunkan sudut datang lokal di bawah θc dan mengungkapkan sinar kebocoran kelongsong.

Yang bisa dijelajahi siswa

  • Seret pemancar laser ke atas dan ke bawah pada muka pintu masuk dan temukan sudut luncur yang tepat di mana sudut datang inti θᵢ turun di bawah Sudut kritis θc, memicu sinar kebocoran merah.
  • Seret cincin tengah emas ke atas untuk membengkokkan serat optik dan lihat bagaimana tikungan ketat menyebabkan cahaya yang sebelumnya terjebak bocor keluar ke dalam kelongsong.
  • Tingkatkan indeks inti n₁ dari 1,50 ke 1,80 sambil mempertahankan indeks kelongsong n₂ pada 1,38 dan saksikan Kerucut Penerimaan hijau melebar seiring Apertur Numerik (NA) tumbuh.
  • Tingkatkan indeks kelongsong n₂ lebih dekat ke n₁ dan amati bagaimana sudut kritis θc mendekati 90°, membuatnya lebih sulit untuk menjaga cahaya tetap terjebak.
  • Klik pemancar laser atau cincin tikungan untuk beralih antara mode Pantulan Internal Total tanpa rugi-rugi dan Kebocoran Kelongsong.

Tujuan pembelajaran

  1. 1Hitung sudut kritis θc = arcsin(n₂ / n₁) untuk antarmuka antara inti berindeks tinggi (n₁) dan kelongsong berindeks lebih rendah (n₂).
  2. 2Nyatakan dua kondisi fisik yang diperlukan untuk Pantulan Internal Total: cahaya harus merambat dari indeks bias yang lebih tinggi ke yang lebih rendah (n₁ melebihi n₂) dan menghantam pada θᵢ yang melebihi θc.
  3. 3Hubungkan Apertur Numerik NA = √(n₁² − n₂²) dari serat optik dengan sudut kerucut penerimaan maksimumnya.
  4. 4Jelaskan mengapa tikungan makroskopis dalam kabel serat optik dapat menyebabkan pelemahan sinyal (rugi-rugi tikungan).

Pertanyaan yang sering diajukan guru

Mengapa cahaya tetap terjebak di dalam serat optik kaca yang melengkung?

Inti kaca bagian dalam memiliki indeks bias (n₁) yang lebih tinggi daripada kaca kelongsong di sekitarnya (n₂). Ketika cahaya di dalam inti membentur batas pada sudut merumput yang dangkal (artinya sudut θᵢ yang besar diukur dari normal, lebih besar daripada θc), hukum Snell tidak memiliki solusi pembiasan dan 100% cahaya memantul kembali ke dalam inti.

Mengapa serat optik membutuhkan kelongsong jika udara sudah memiliki indeks bias yang rendah (n = 1,00)?

Serat kaca telanjang yang menyentuh debu, kelembapan, goresan, atau serat lain akan membocorkan cahaya di setiap titik kontak. Mengelilingi inti dengan kelongsong kaca pelindung yang bersih berindeks n₂ menjamin antarmuka pantulan yang murni di sepanjang seluruh kabel.

Apakah Apertur Numerik (NA) itu?

Apertur Numerik NA = √(n₁² − n₂²) mengukur kemampuan mengumpulkan cahaya dari serat. Ini sama dengan sin(θ_max), di mana θ_max adalah setengah sudut dari kerucut penerimaan hijau di muka pintu masuk di mana cahaya yang masuk akan berhasil mengalami pantulan internal total.

Mengapa Anda tidak boleh membengkokkan kabel serat optik di tikungan tajam?

Pada tikungan tajam, dinding luar inti melengkung ke arah sinar yang mendekat, mengurangi sudut θᵢ antara sinar dan normal dinding. Begitu θᵢ jatuh di bawah sudut kritis θc, cahaya membias keluar ke dalam kelongsong dan sinyal melemah.

Sematkan simulasi ini

Pasang di LMS, blog, atau situs kelas Anda — gratis.

<iframe src="https://kiwibee.io/id/simulations/fiber-optic-total-internal-reflection-3d-simulation/embed" title="Serat Optik &amp; Panduan Cahaya | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

Lanjut menjelajah

Model sains interaktif lainnya

Hadirkan sains interaktif di kelas Anda

Ruang kerja guru gratis dari KiwiBee menyatukan perencanaan pembelajaran, lembar kerja, perangkat kelas, dan buku nilai dalam satu tempat.

Mulai gratis dan buat kelas pertama Anda

atau jelajahi ruang kerja guru →