چرا صحبت های تلفنی شما از فیبر نوری نفوذ نمی کنند؟

مواد شفاف مانند شیشه و آب می توانند نور را بهتر از آینه انعکاس دهند . تنها کاری که باید بکنید این است که از زاویهُ خاصی به آنها نگاه کنید.

وسایل مورد نیاز

• منبع نور( بهتر است لیزر را انتخاب کنید در غیر این صورت ازنور افکنی با نور باریک ومتمرکز شده استفاده کنید)
• یک آکواریوم مستطیلی شکل پر از آب
• چند قطره شیر(برای آنکه در آب آکواریوم ریخته شود تا پرتو نوردیده شود)

شرح آزمایش

آکواریوم را پر از آب کرده و چند قطره شیر در آن بریزید و آن را هم بزنید تا اینکه پرتو نور عبوری از آب را ببینید .

پرتو نور را به سمت بالا طوری بتابانید که از زیر به سطح آب برخورد کند . شما می توانید پرتو را از زیر سطح شفاف یا یکی از دو ضلع بتابانید. نور اتاق را کم کنید تا روشنایی داخل آکواریوم واضح تر شود. پرتو نور را طوری بتابانید که با زاویه ( یعنی کج ) به سطح آب برخورد کند . سپس شما می توانید پرتو بازتاب را درون آب، و پرتو شکست را در بیرون آب ببینید ( گرد و غبار هوا کمک می کند تا شما پرتو شکست را بهتر ببینید. می توانید کمی گرد گچ به هوا بپاشانید و یا اینکه با قرار دادن ورقی مسیر آن را بیا بید). بیشتر پرتو های نور از آب خارج می شوند و در صد کمی از آنها در آب بازتابیده می شوند. کم کم زاویه ای که پرتو با آن به سطح آب برخورد می کند را تغییر دهید . توجه کنید که پرتو نوری که از آب باز می تابد، زمانی روشنتر می شود که شدت نوری که به هوا می رود کم شود. همچنین توجه کنید که نور عبوری یا خم می شود یا می شکند.
آزمایش را تا زمانی که زاویه ای بیابید که نور عبوری کاملاً محو شود و تمام آن بازبتابد، تکرار کنید. این زاویه را زاویهُ بحرانی می نامند .

چه اتفاقی در حال وقوع است؟

بطور اعم، وقتی که پرتو نوری به سطح مشترک دو مادهُ شفاف، مانند هوا و آب، برخورد می کند، قسمتی از آن باز می تابد و قسمتی دیگر از سطح مشترک می گذرد و در مادهُ دیگر می شکند .


وقتی که زاویهُ مشخص از 49 درجه کمتر باشد، بخشی از پرتو ها آب را ترک می گویند.


وقتی که زاویهُ مشخص از 49 درجه بیشتر باشد، همهُ پرتوهای نور از سطح مشترک هوا وآب باز می تابد .

هر چه پرتو فرودی در هنگام برخورد با سطح ، از خط عمود دورتر باشد، بیشتر بازتاب می شود. هرگاه نور ازدرون ماده ای که سرعت نوردر آن کمتراست وارد ماده ای شود که سرعت نوردر آن بیشتراست ( بطور مثال از آب وارد هوا شود )، خمش به سمت سطح جدایی دو ماده است. در بعضی زوایا ، خمش آنقدر زیاد می شود که پرتو شکست درست در امتداد سطح پیش می رود و هیچ پرتوی خارج نمی شود .
بالاتر از این زاویه ( زاویهُ حد)، همهُ نور به درون آب باز می تابد. بنابراین پرتو بازتاب به درخشندگی پرتو فرودی است. این پدیده را "بازتاب کلی داخلی" می نامند. زیرا تقریباً 100% پرتو بازتاب می شود ، که خیلی بهتر از سطح بهترین آینه ها است .
زاویه ی حد برای آب بین پرتو فرودی و خط عمود بر سطح، 49 درجه است .

پیوست

زاویهُ بازتاب کلی کمک می کند تا سیگنال های صوتی در طول فیبر نوری حرکت کنند. هر پرتوی که با محور فیبر موازی نباشد و با آن زاویه ای بسازد که بیشتر از زاویه ی بحرانی باشد، به دیواره برخورد کرده و بازتاب کلی درونی می یابد. این پدیده از ضعیف شدن سریع سیگنال ها در مسیرهای طولانی ، و یا از نفوذ کردن آنها در فیبر خمیده وخارج شدن ازفیبر، جلوگیری می کند.