Номер 7, страница 103 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

7. В чем заключается принцип работы световода (оптического волокна)?

7. В чем заключается принцип работы световода (оптического волокна)?

Принцип работы световода, также известного как оптическое волокно, основан на явлении полного внутреннего отражения света.

Оптическое волокно представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного материала (стекла или пластика) и состоит из двух основных частей:

1. Сердцевина — центральная часть волокна, по которой распространяется световой сигнал. Она изготавливается из материала с более высоким показателем преломления $n_1$.
2. Оболочка — внешний слой, который окружает сердцевину. Показатель преломления оболочки $n_2$ всегда ниже, чем у сердцевины: $n_1 > n_2$.

Когда световой луч вводится в торец сердцевины, он начинает распространяться вдоль неё. Достигая границы раздела между сердцевиной и оболочкой, луч света падает на неё под некоторым углом $\alpha$. Поскольку свет пытается перейти из оптически более плотной среды (сердцевина) в оптически менее плотную (оболочка), происходит его отражение или преломление.

Полное внутреннее отражение возникает, если угол падения $\alpha$ превышает определённое значение, называемое критическим углом $\alpha_{пр}$. Этот угол зависит от показателей преломления сердцевины и оболочки и определяется по формуле:

$ \sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1} $

Если луч падает на границу под углом, большим критического ($\alpha > \alpha_{пр}$), он не выходит в оболочку, а полностью отражается обратно в сердцевину. Этот процесс многократно повторяется, и световой луч, двигаясь зигзагообразно, распространяется вдоль всего волокна, практически без потерь энергии. Это позволяет передавать информацию в виде световых импульсов на огромные расстояния, даже если волокно имеет изгибы.

Ответ: Принцип работы световода заключается в использовании явления полного внутреннего отражения света на границе двух сред — сердцевины и оболочки. За счет того, что показатель преломления сердцевины выше, чем у оболочки, световой сигнал "запирается" внутри сердцевины и распространяется по ней на большие расстояния с минимальными потерями.