Transcript 光纖的原理(普物版)

光的反射、折射
反射定律
法線
1  
'
1
1 : 入射角 1' : 反射角
n1
折射定律
n1 sin 1  n2 sin  2
1 : 入射角  2 : 折射角
n1 , n2 : 不同介質的折射率
1 1'
n2
2
光的折射方向與介質疏密
相同介質
n1
n2
密介質到疏介質
疏介質到密介質
法線
法線
法線
1 1'
1 1'
1 1'
2
n1
n2
2
n1
n2
2
n1  n2
1   2
n1  n2
1   2
n1  n2
1   2
內部全反射
n2
n1
C
發生「內部全反射」，必須滿足：
（一）、光由密介質到疏介質 n1  n2
（二）、入射角必須大於臨界角(  C )
內部全反射實驗
實驗設計
1.利用水的折射率大於空氣,在水柱中形成可產生內部全反射的條件
2.將雷射打進水的入射角需大於臨界角
實驗結果
當水柱曲率可以維持在讓雷射光的入射角大於臨界角時,光會順著水
柱的路徑傳遞
內部全反射之應用 — 光纖
Air
Cladding
Core
nf
nC
ni
光纖構造
光纖基本結構有中間的核心部份(Core),及外圍是覆蓋層(Cladding),
有時還會再包覆一層塑膠膜做保護
折射率大小
為了形成內部全反射,光纖每一層的折射率大小需遵守:
n f  nC  ni
光纖通訊
From: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/sciback_phy_09.pdf
光纖通訊—海底光纜
海底光纜
(From http://www.hegroup.com.tw)
台灣地區國際海底光纜系統
(From http://www.esense-logic.com/）
現今海底光纜傳輸速度
約為14 Terabits/sec over
160 km