Sợi quang & Ống dẫn ánh sáng

Sợi quang & Ống dẫn ánh sáng cho thấy các sợi thủy tinh mỏng như sợi tóc mang lưu lượng truy cập internet toàn cầu ở tốc độ ánh sáng. Sợi quang 3D trong suốt hiển thị Lõi trong (n₁) có chỉ số cao, Lớp bọc ngoài (n₂) có chỉ số thấp hơn, Hình nón chấp nhận đầu vào và Bộ quang điện đầu ra. Khi học sinh kéo bộ phát la-de màu đỏ hoặc điều chỉnh góc phóng, một tia la-de liên tục và dòng các xung quang tử phát sáng khúc xạ vào mặt lõi và va chạm với tường lõi–lớp bọc tại góc tới θᵢ. Miễn là θᵢ ở trên góc tới hạn θc = arcsin(n₂/n₁), 100% ánh sáng phản xạ nội bộ dọc theo ống dẫn sóng; kéo vòng uốn giữa quá gấp làm giảm góc tới cục bộ xuống dưới θc và lộ ra các tia rò rỉ lớp bọc.

• Kéo bộ phát la-de màu đỏ lên xuống ở mặt trước và tìm góc phóng chính xác nơi góc tới lõi θᵢ giảm xuống dưới Góc tới hạn θc, kích hoạt các tia rò rỉ màu đỏ.
• Kéo vòng giữa màu vàng lên trên để uốn cong sợi quang và xem cách một khúc uốn chặt khiến ánh sáng trước đây bị giữ lại rò rỉ ra ngoài lớp bọc.
• Tăng chỉ số lõi n₁ từ 1.50 lên 1.80 trong khi giữ nguyên chỉ số lớp bọc n₂ ở mức 1.38 và quan sát Hình nón chấp nhận màu xanh lá mở rộng khi Khẩu độ số (NA) tăng lên.
• Nâng chỉ số lớp bọc n₂ gần hơn với n₁ và quan sát cách Góc tới hạn θc tiến tới 90°, làm cho việc giữ ánh sáng bị kẹt trở nên khó khăn hơn.
• Nhấp vào bộ phát la-de hoặc vòng uốn để chuyển đổi giữa các chế độ Phản xạ toàn phần không tổn thất và Rò rỉ lớp bọc.

1. 1Tính toán góc tới hạn θc = arcsin(n₂ / n₁) cho mặt phân cách giữa lõi chỉ số cao (n₁) và lớp bọc chỉ số thấp hơn (n₂).
2. 2Nêu hai điều kiện vật lý cần thiết cho Phản xạ toàn phần: ánh sáng phải truyền từ chiết suất cao hơn sang thấp hơn (n₁ vượt quá n₂) và va chạm ở θᵢ vượt quá θc.
3. 3Liên hệ Khẩu độ số NA = √(n₁² − n₂²) của sợi quang với góc hình nón chấp nhận tối đa của nó.
4. 4Giải thích lý do tại sao các khúc uốn vĩ mô trong cáp sợi quang có thể gây suy hao tín hiệu (tổn thất uốn cong).

Câu hỏi giáo viên thường đặt ra