Эффект Тиндалла и оптоволоконный кабель

Оптические волокна иногда называют световодами, потому что свет, который в них попадает с одного конца, без изменения доходит до противоположного.

Однако в середине волоконного кабеля нет просвета. Оптическое волокно — это тонкая жила из прозрачного материала (стекла или пластика), заключенная в тонкое покрытие из другого прозрачного материала. Оптическое волокно имеет диаметр около 1 мм, хотя бывают и более тонкие кабели — до 0,0004 мм.

Стекло или пластик настолько чисты химически, что практически не поглощают свет. Граница между кабелем и покрытием, с точки зрения оптики, является непрозрачной средой. Поэтому оптоволоконный кабель функционирует, как светопроводящая трубка. Не стоит путать его с другими типами кабелей: кг силовой кабель, к примеру, подчиняется несколько иным физическим законам, чем тот же килограмм оптоволокна.

По мере прохождения по волокну середечника световые волокна постоянно отражаются от этой воображаемой стенки. Поверхность соприкосновения волокна и покрытия играет роль цилиндрического зеркала, многократно отражающего свет. Этот феномен известен под названием «полное внутреннее отражение» и обусловлен тем, что коэффицент преломления света покрытия меньше, чем у сердечника.

Эффект был впервые продемонстрирован физиком Джоном Тиндаллом в 1870 г. У него не было стеклянного волокна, но он продемонстрировал, как свет распространяется по сложной траектории вдоль поверхности воды. Александр Грэхем Белл, изобретатель телефона, запатентовал устройство для передачи звука с помощью световых волн. Однако он не предпринял попыток практического использования эффекта Тиндалла.

Только в 50-е гг. физики смогли изготовить оптоволоконный кабель, в котором потери света были настолько малы, что изобретение можно было применять в практических целях. Известно, насколько выгодно было бы заставить свет двигаться по криволинейной траектории. Свет — это электромагнитная волна. Если заставить его совершать колебания, то с его помощью можно передавать информацию точно так же, как с помощью электрического тока.

Свет движется намного быстрее электрического тока и почки не поддается интерференции с волнами от других источников электромагнитного излучения. Световые волны обладают очень высокой частотой и, следовательно, могут нести очень много информации.

04.06.2010