Решение: Угол ввода в световод
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
Используя материал о распространении света в волоконных световодах, определите максимальный угол относительно оси симметрии световода, под которым луч может попасть в световод для дальнейшей передачи, если предельный угол для этого световода составляет $82^\circ$.
Решение по шагам
3 шагаПредельный угол $82^\circ$ отсчитывается от нормали к границе сердцевины и оболочки.
Ось симметрии световода параллельна границе, поэтому угол между лучом и осью дополняет угол падения до $90^\circ$.
$$\alpha + \theta = 90^\circ$$Находим максимальный угол отклонения луча от оси световода:
$$\alpha = 90^\circ - 82^\circ = 8^\circ$$Где здесь ошибаются
Принимают предельный угол за угол относительно оси световода.
Забывают, что предельный угол отсчитывается от нормали к границе.