Рис. 4 Падение световой волны на границу дыух сред
[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]
Известна двойственная природа света; волновая и корпускулярная. На базе изучения этих свойств разработаны квантовая(корпускулярная) и волновая (электромагнитная) теории света. Эти теории нельзя противопоставлять. Лишь своей совокупности они позволяют объяснить известные оптические явления.
Волновая теория света обосновывает, что все свойства света совпадают со свойствами электромагнитных колебаний очень высоких частот (1014 ... 1015 Гц.) и очень коротких волн(микрометры). Основу данной теории составляют уравнения Максвелла.
По корпускулярной теории свет представляется в виде движущихся мелких частиц(корпускул), которые излучаются отдельными порциями (квантами) и образуют луч света. Такая теория часто называется лучевой. Она основывается на известных законах геометрической оптики и позволяет просто и наглядно описывать распространение света в 0В. Поэтому в дальнейшем принципе распространения оптических волн в 0В будем описывать с помощью данной теории.
В геометрической оптике световые волны (моды) изображаются лучами, которые отражаются и
преломляются на границах раздела сред с разными оптическими свойствами. Оптические
свойства среды принято характеризовать показателем преломления n=sqrt(E),
где
Е – диэлектрическая проницаемость среды.
При падении луча (световой волны) на границу раздела двух сред в общем случае появляется преломленная и отраженная волна рис. 4
В соответствии с законом Снелиуса угол падения,
связан с углом отражения и преломления, следующими соотношениями:
Причем если луч переходит из оптически более плотной среды в менее плотную (n1>n2), то
= 
Увеличивая угол падения, можно достичь состояния, когда преломленный луч
будет скользить по границе раздела сред, не переходя в другую среду(рис 4б)
Угол падения, при котором имеет место такой эффект, называется предельным углом ФИТОпр.
Полного внутреннего отражения. Очевидно, что для всех углов падения, больших предельного
будет иметь место >
только отражение, а преломления не будет. Это явление
называется полным внутренним отражением. Именно на этом явлении и основан принцип передачи
оптического излучения по 0В. Важным параметром, характеризующим волокно, является числовая
апертура NA(рис. 5)
Она связанна с максимальным углом 0A вводимого в волокно излучения из свободного
пространства, при котором свет испытывает полное внутреннее отражение и распространяется
по волокну с формулой
Фирмы – изготовители волокна, экспериментально измеряют
угол 
и указывают соответствующее значение числовой апертуры для каждого поставляемого
типа волокна. Для волокна со ступенчатым профилем легко получить значение числовой
апертуры, выраженное через показатели преломления
Для градиентного волокна используется понятие локальной числовой апертуры
значение которой максимально на оси и падает до 0 на границе
сердцевины и оболочки.
Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового корпуса,
попадающего в торец 0В, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.
С увеличением разницы показателей преломления сердцевины и оболочки, значение NA(A)
возрастает, что улучшает эффективность ввода излучения в световод. Другими важными
параметрами, характеризующими 0В и распространяющими по нему свет являются: критическая
частота, критическая длинна волн и нормированная частота.
Нормированная частота определяется как
Где
а – радиус сердцевины 0В
– длинна волны излучения
n1,n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки для одномодового 0В V<=2.405
Частота при которой поле не распространяется вдоль световода, а вся энергия рассеивается в
окружающее пространство, называется критической частотой.
Где C1 *a - корни Бесселевых функций для различных типов волн, определяются по таблицам.
Минимальная длинна волны, при которой 0В поддерживает только одну распространяемую моду,
называется длинной волны отсечки(критической длинной волны)
1) Поясните двойственную структуру света
2) Дайте понятие апертурного угла.
3) Перечислите основные параметры характеризующие 0В
4) Поясните понятие критической частоты и критической длинны волны
[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]
