Transcript 광통신

<학습 목표>
• 전반사 현상에 대하여 이해한다.
• 광섬유에서 빛 신호 전달에 의한 광통신 과정을
이해한다.
들어가기
봉수대 사이의 간격은 얼마나 되었을까?
<생각해 보기>
-
봉수대는 보통 몇 km 간격으로 설치되었는가?
☞ 최소 4 km에서 최대 20 km 정도
-
빛 신호가 약해지지 않으며, 장애물을 돌아서
갈 수 있게 하려면 어떻게 해야 하는가?
☞ 빛이 광섬유 속에서 광섬유를 따라서 진행하도록 한다.
전반사와 광통신
살펴보기
글씨를 사라지게 해 보자.
<미니탐구> 물속에서 사라지는 글씨
1. A4 용지에 빨간색 유성 펜으로 글씨를 크게 쓴 후, 그 위에 용지와 같은
크기의 OHP 필름을 올려놓는다.
2. OHP 필름 위에 파란색 유성 펜으로 또 다른 글씨를 쓴다.
3. 종이와 필름을 겹친 상태로 코팅 용지 속에 넣고 코팅한다.
4. 수조에 물을 채운 후 과정3의 코팅 용지를 수직으로 넣는다.
5. 수조 위 여러 각도에서 글씨를 관찰한다.
전반사와 광통신
살펴보기
글씨를 사라지게 해 보자.
<미니탐구> 물속에서 사라지는 글씨
◈빨간색 글씨와 파란색 글씨는 어떻게 보이는가?
☞ OHP 필름에 쓴 파란색 글씨는 수면 위와 아래에서 모두 보이지만, A4
용지에 쓴 빨간색 글씨는 수면 위에서는 보이지 않고 수면 아래에서만 보
인다.
◈위와 같은 현상이 나타나는 까닭은 무엇인가?
☞ 파란색 글씨는 코팅 용지에서 물로 진행하면서 한 번만 굴절하지만,
빨간색 글씨는 그 이전 OHP 필름에서 코팅 용지로 진행하는 과정에서 굴
절하는 과정이 한 번 더 있다. 이런 이유로 물에서 공기로 진행하는 빛의
입사각은 빨간색 글씨가 파란색 글씨보다 더 크다. 이런 차이로 인해서
수면에서 파란색 글씨는 반사와 굴절을 모두 하는 반면에 빨간색 글씨는
반사만 한다.
전반사와 광통신
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전반사
1. 전반사
(1) 굴절률(
( )비
) : 진공에서의 빛의 속력( )에 대한 매질에서의 빛의 속력
n
c
v
① 굴절률은 매질 고유의 특성이다.
② 매질의 굴절률이 클수록 매질에서 빛의 속력은 느리다.
▲ 공기 중에서 물로 입사한 빛
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전반사
1. 전반사
(2) 굴절의 법칙
① 파동이 굴절할 때 입사각과 굴절각의 sin값의 비는 매질에서의 속력의
비와 같다.
② 속력이 빠른 매질 쪽의 각도(입사각 또는 굴절각)가 더 크다.
▲ 공기 중에서 물로 입사한 빛
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전반사
1. 전반사
(3) 임계각과 전반사
① 임계각 : 빛이 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 진행할 때, 굴절각이
90°가 될 때의 입사각
② 빛이 임계각보다 큰 각으로 매질의 경계에 입사할 때 빛은 전반사한다.
▲ 빛의 전반사
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개념 넓히기 광통신
광통신
(1) 광섬유 : 빛을 전송시킬 수 있는 섬유 모양의 관
· 광섬유는 주로 유리로 만들어지며, 코어, 클래딩과 이를 감싸는 부분으로
되어 있다.
· 코어의 굴절률이 클래딩보다 크므로 빛은 계속 코어 속에서만 진행한다.
▲ 광섬유의 구조
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개념 넓히기 광통신
광통신
(2) 광통신 : 음성, 영상 등과 같은 신호를 빛으로 전환시킨 후 광섬유를 통
해 주고받는 통신 방식
▲ 광통신 과정
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(3) 광통신의 특징
① 광통신의 장점
• 광섬유에서 열이 발생하지 않는다.
• 외부의 전파에 의한 간섭이나 혼선이 없다.
• 도청이 어렵다.
• 전송 거리가 80 km 정도로 매우 길다. (동축 케이블의 경우는 1.5 km 정
도이다.)
② 광통신의 단점
• 연결 부위에 있는 작은 먼지나 틈 때문에 광통신이 어려울 수도 있다.
• 광섬유는 급격한 휨에 약하다.
• 광섬유는 너무 가늘어서 한번 끊어지면 연결하기 어렵다.
전반사와 광통신
가 하
평
기
개념
1. 거울에서 일어나는 빛의 반사는 전반사와 어떻게 다
른가?
☞ 거울에서는 빛의 일부가 반사면에 흡수되기 때문에 반
사된 빛의 세기는 입사한 빛보다 약하다. 전반사는 입사한
빛과 반사한 빛의 세기가 거의 같다.
2. 광통신과 무선 통신의 공통점과 차이점은 무엇인가?
☞• 공통점 : 정보를 빛 또는 전파에 첨가(변조)하여 전송
하고, 수신한 신호에서 다시 정보를 분리(복조)해 내는
과정이 같다.
• 차이점 : 광통신은 빛을 사용하고, 무선 통신은 전파를
사용하여 정보를 전송한다. 광통신은 유선 통신이므로
무선 통신에 비해 도청으로부터 안전하다.
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가 하
평
기
창의
3. 광통신 이외에 광섬유를 가지고 할 수 있는 활동을
창의적으로 고안해 보자.
☞ 광섬유를 이용한 예술 작품 제작 가능 등
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