Zgjedhjet tuaja për privatësinë

KiwiBee përdor cookies opsionale të Google Analytics, Google Ads dhe Meta Pixel për të kuptuar vizitorët e rritur, për të matur regjistrimet e përfunduara dhe për të përmirësuar fushatat. Cookies thelbësore janë gjithmonë aktive. Pixel-i i reklamave ChatGPT i OpenAI mat edhe shikimet e faqeve dhe kërkesat e dërguara pas pëlqimit për reklama dhe mund të përdorë të dhëna kontakti të hash-uara për përputhje. Politika e privatësisë

Kalo te përmbajtja kryesore

Optika e Fibrave & Udhëzuesi i Dritës

Rreth këtij simulimi

Optika e Fibrave & Udhëzuesi i Dritës tregon se si fijet e qelqit të hollë sa floku mbajnë trafikun global të internetit me shpejtësinë e dritës. Një fibër optike 3D gjysmë e tejdukshme shfaq Bërthamën e brendshme me indeks të lartë (n₁), Veshjen e jashtme me indeks më të ulët (n₂), Konin e Pranimit të hyrjes dhe Fotodetektorin e daljes. Ndërsa nxënësit zvarritin emetuesin e kuq të lazerit ose rregullojnë këndin e nisjes, një rreze e vazhdueshme lazeri dhe një rrjedhë pulsesh fotonesh që shkëlqejnë refraktohen në fytyrën e bërthamës dhe goditin murin e bërthamë-veshjes në këndin e rënies θᵢ. Për sa kohë që θᵢ qëndron mbi këndin kritik θc = arcsin(n₂/n₁), 100% e dritës reflektohet nga brenda poshtë udhëzuesit të valës; zvarritja e unazës së mesme të përkuljes shumë fort ul këndin lokal të rënies nën θc dhe zbulon rrezet e rrjedhjes së veshjes.

Çfarë mund të eksplorojnë nxënësit

  • Zvarritni emetuesin e kuq të lazerit lart e poshtë në fytyrën e hyrjes dhe gjeni këndin e saktë të nisjes ku këndi i rënies së bërthamës θᵢ bie nën Këndin kritik θc, duke nxitur rrezet e kuqe të rrjedhjes.
  • Zvarritni unazën e mesme të artë lart për të përkulur fibrën optike dhe shihni se si një përkulje e ngushtë bën që drita që ishte bllokuar më parë të rrjedhë jashtë në veshje.
  • Rritni indeksin e bërthamës n₁ nga 1.50 në 1.80 duke mbajtur indeksin e veshjes n₂ në 1.38 dhe shikoni Konin e Pranimit jeshil të zgjerohet ndërsa Hapja Numerike (NA) rritet.
  • Ngritni indeksin e veshjes n₂ më afër n₁ dhe vëzhgoni se si Këndi kritik θc i afrohet 90°, duke e bërë më të vështirë mbajtjen e dritës së bllokuar.
  • Klikoni emetuesin e lazerit ose unazën e përkuljes për të kaluar ndërmjet modaliteteve të Refraksionit Total të Brendshëm pa humbje dhe Rrjedhjes së Veshjes.

Objektivat e të nxënit

  1. 1Llogaritni këndin kritik θc = arcsin(n₂ / n₁) për një ndërfaqe midis një bërthame me indeks të lartë (n₁) dhe veshjes me indeks më të ulët (n₂).
  2. 2Deklaroni dy kushtet fizike që kërkohen për Refraksionin Total të Brendshëm: drita duhet të udhëtojë nga indeksi i refraksionit më i lartë te më i ulëti (n₁ tejkalon n₂) dhe të godasë në θᵢ që tejkalon θc.
  3. 3Lidhni Hapjen Numerike NA = √(n₁² − n₂²) të një fibre optike me këndin e saj maksimal të konit të pranimit.
  4. 4Shpjegoni pse përkuljet makroskopike në një kabllo me fibra optike mund të shkaktojnë amortizim të sinjalit (humbje përkuljeje).

Pyetjet që bëjnë mësuesit

Pse drita mbetet e bllokuar brenda një fibre optike qelqi të lakuar?

Bërthama e brendshme e qelqit ka një indeks refragent më të lartë (n₁) se qelqi i veshjes rrethuese (n₂). Kur drita brenda bërthamës godet kufirin në një kënd të cekët kullotjeje (që do të thotë një kënd i madh θᵢ i matur nga normalja, më i madh se θc), ligji i Snell-it nuk ka zgjidhje të refraktuar dhe 100% e dritës reflektohet prapa në bërthamë.

Pse një fibër optike ka nevojë për veshje nëse ajri tashmë ka një indeks refragent të ulët (n = 1.00)?

Një fibër e zhveshur qelqi që preket nga pluhuri, lagështia, gërvishtjet ose një fibër tjetër do të lëshonte dritë në çdo pikë kontakti. Rrethimi i bërthamës me një veshje qelqi të pastër dhe mbrojtëse me indeks n₂ garanton një ndërfaqe reflektimi të pastër përgjatë gjithë kabllit.

Çfarë është Hapja Numerike (NA)?

Hapja Numerike NA = √(n₁² − n₂²) mat aftësinë mbledhëse të dritës të fibrës. Ajo barazohet me sin(θ_max), ku θ_max është gjysmë-këndi i konit të pranimit jeshil në fytyrën e hyrjes brenda të cilit drita hyrëse do t'i nënshtrohet me sukses refraksionit total të brendshëm.

Pse nuk duhet të përkulni një kabllo me fibra optike rreth një qosheje të mprehtë?

Në një përkulje të mprehtë, muri i jashtëm i bërthamës lakohet drejt rrezes që vjen, duke zvogëluar këndin θᵢ midis rrezes dhe normales së murit. Posa θᵢ bie nën këndin kritik θc, drita refratohet jashtë në veshje dhe sinjali dobësohet.

Vendoseni këtë simulim në faqen tuaj

Vendoseni në platformën tuaj mësimore, në blog ose në faqen e klasës — falas.

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

Vazhdoni të eksploroni

Më shumë modele shkencore interaktive

Sillni shkencën interaktive në klasën tuaj

Hapësira falas e mësuesit në KiwiBee bashkon në një vend planifikimin e mësimit, fletët e punës, mjetet e klasës dhe regjistrin e notave.

Filloni falas dhe krijoni klasën tuaj të parë

ose eksploroni hapësirën e mësuesit →