Światłowody

Wiesz na czym polega całkowite wewnętrzne odbicie? Światło nie może się wydostać z wody. Tak samo światło można przesyłać w kablu.

Kabel jest szklany, zbudowany podobnie jak elektryczny: nieco inny w środku, inny ku powierzchni. Światło nie może się z niego wydostać, z powodu różnicy współczynników załamania (większy w kablu, mniejszy na obrzeżach) i podróżuje aż do krawędzi. Kablami światłowodowymi przesyłane są informacje m.in. w telekomunikacji.


Jeśli przewody mają formę włókien, można z nich zrobić lampę lub kolorową zmiotkę.

Światłowód jest cienkim przewodem z rdzeniem szklanym lub z tworzywa sztucznego i otaczającego go płaszcza z materiału o współczynniku załamania mniejszym (n2) niż współczynnik załamania rdzenia (n1). Zasada działania światłowodu polega na wielokrotnym wykorzystaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia wiązki światła podążającego wzdłuż światłowodu, podobnie jak to ma miejsce w przypadku odbicia światła na granicy woda-powietrze, zob. pingwiny.

Promieniowanie wnikające do światłowodu może się w nim rozchodzić w postaci fal własnych rdzenia lub płaszcza, względnie wnikać do otaczającego ośrodka. Rodzaj wzbudzanych fal zależy od kąta, pod którym wchodzi wiązka świetlna przez płaszczyznę czołową do wnętrza światłowodu. Jedynie fale rdzeniowe są użytecznym rodzajem energii prowadzonej przez światłowód, które są wzbudzane przez część promieniowania padającego na płaszczyznę czołową światłowodu, która zawiera się w kącie bryłowym 2 α. Kąt a wyznacza tzw. aperturę numeryczną NA światłowodu:

W rdzeniu mogą rozchodzić się tylko fale, zwane modami fali elektromagnetycznej. Mod światłowodowy jest to pojedynczy rodzaj drgań własnych światłowodu.

Liczba modów może przybierać wartości sięgające 1000, są to tzw. światłowody wielomomodowe. Przez taki światłowód może być przekazywanych 1000 rozmów telefonicznych jednocześnie.