Ослабление света при перегибе волокна
Статья к заданиюСветоводы
Волоконная оптика является относительно молодой областью науки и техники, которая занимается изучением явлений, возникающих при распространении света в волоконных световодах.
Волоконный световод представляет собой длинную тонкую нить, как правило, из стекла, имеющую сложную внутреннюю структуру. В простейшем случае световод состоит из сердцевины с показателем преломления n₁, оболочки с показателем преломления n₂ (при этом n₁ > n₂) и защитного покрытия. Сердцевина и оболочка обеспечивают распространение излучения, а внешнее покрытие (полимерное, металлическое и пр.) предохраняет световод от внешних воздействий.
Структура волоконного световода
Распространение света в волоконных световодах основано на явлении полного внутреннего отражения. Это явление наблюдается при переходе излучения из среды с большим показателем преломления (n₁) в среду с меньшим показателем (n₂). При углах падения, больших или равных предельному углу, наблюдается полное внутреннее отражение. Критический угол определяется соотношением sin θ = n₂ / n₁.
Таким образом, если среду с большим показателем преломления на достаточно большом расстоянии окружить средой с меньшим показателем преломления, можно обеспечить распространение света за счёт явления полного внутреннего отражения.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Почему при перегибе волоконного световода резко ослабляется исходящий луч? Ответ поясните.
Используйте материал о строении волоконного световода и распространении света в нём.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
На каком явлении основано распространение света внутри волокна?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
При перегибе изменяются направления падения лучей на границу сердцевины и оболочки. Сравните угол падения с критическим углом полного внутреннего отражения.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
При сильном изгибе часть лучей падает на границу под углом меньше критического, поэтому выходит из сердцевины в оболочку. Из-за потери части излучения исходящий луч резко ослабевает.