Какой максимальный угол расхождения лучей, выходящих из световода, если показатель преломления «сердцевины»
Описание: Оптическое волокно — это средство передачи информации в виде световых сигналов. Одна из важных характеристик оптического волокна — это его способность сохранять свет внутри себя, благодаря явлению полного внутреннего отражения. Когда световой луч попадает на границу раздела между сердцевиной (с бóльшим показателем преломления) и рубашкой, он может преломиться или полностью отразиться внутри световода.
Максимальный угол расхождения лучей, выходящих из оптического волокна, может быть найден с использованием закона Снеллиуса для полного внутреннего отражения. Формула для нахождения максимального угла расхождения выглядит следующим образом:
sin(θ_макс) = n_руб / n_сер,
где θ_макс — максимальный угол расхождения, n_руб — показатель преломления рубашки оптического волокна, n_сер — показатель преломления сердцевины оптического волокна.
В данной задаче, у нас дано, что n_сер = 1.5 и n_руб = 1.25. Подставим значения в формулу и вычислим:
sin(θ_макс) = 1.25 / 1.5,
θ_макс = arcsin(1.25 / 1.5).
Используя обратный синус, мы можем вычислить максимальный угол расхождения лучей.
Пример использования:
Задача: Какой максимальный угол расхождения лучей, выходящих из световода, если показатель преломления «сердцевины» равен 1,5, а «рубашки» — 1,25?
Решение:
sin(θ_макс) = 1.25 / 1.5,
θ_макс = arcsin(1.25 / 1.5),
θ_макс = 49.99°.
Таким образом, максимальный угол расхождения лучей составляет около 49.99°.
Совет:
Для лучшего понимания данной задачи и свойств оптического волокна, можно провести эксперимент с использованием флэш-светодиода и двух разных материалов в качестве сердцевины и рубашки оптического волокна. Исследуйте, как угол падения влияет на отражение и преломление света внутри волокна.
Практика:
Пусть показатель преломления сердцевины оптического волокна равен 1.6, а рубашки равен 1.4. Какой будет максимальный угол расхождения лучей?