Bild von Totalreflexionsversuch

Präsentation zum Thema: "Bild von Totalreflexionsversuch"—  Präsentation transkript:

1 Bild von Totalreflexionsversuch

2 Brechung n1 n2 Snelliussche Brechungsgesetz: n1sinα = n2 sinβ
Grund für Brechung: Einfallende Welle überlagert sich mit Sekundärwellen, die durch Welle angeregt werden Siehe dazu: Demtröder: Experimentalphysik 2, S. 209 f (LBS) n1 n2 n1> n2

3 Totalreflexion Totalreflektion nur beim Übergang vom optisch dichten zum optisch dünnen Medium Alle Winkel, die größer sind als der Grenzwinkel (hier βr,) führen zur Totalreflexion.

4 Erklärung zum Freihandversuch
Beim gefüllten Glas verhindert eine Totalreflexion an der Grenzschicht Glasboden/Luft (zwischen Glasboden und Münze befindet sich ein, wenn auch noch so kleiner Luftspalt) eine Beobachtung der Münze. Es ist darauf zu achten, dass sich zwischen Münze und Glasboden auch wirklich ein Luftspalt befindet, was z.B. nicht gegeben ist, wenn die Münze mit Wasser benetzt ist

5 Die Glasfaser Prinzip der Glasfaser: Licht wird in der Faser durch Totalreflexion geführt Glasfaser hat einen Kern (Brechungsindex n2) und einen Mantel (n1) Totalreflexion, wenn n2 > n1

6 Glasfasern revolutionieren die Kommunikationstechnik
Beginn der Forschung: In den 50er Jahren des 20ten Jhds. 1970: erste Glasfaser, hergestellt 1988: erstes transatlantisches Telefonkabel wird verlegt Heute: Rund 80% der Langstreckensignalübertragung leisten optische Fasern.

7

8 Glasfaser Verwendet werden Quarzglas und Kunststoff
Kunststoff ist wegen hoher Dämpfung nur auf kurzen Strecken einsetzbar.

9 Vorteile der Glasfaser gegenüber Kupferkabel (z. B. Koaxialkabeln)
Aufgrund von hohen Frequenzen (Inrfarot-Bereich) und Multiplexverfahren können hohe Übertragungskapazitäten erreicht werden. Geringes Gewicht Relativ hohe Abhörsicherheit Geringeres Risiko in explosionsgefährdeten Gebieten Geringe Dämpfung, daher weniger Verstärker im Netz notwendig

10 Nachteile von Optischen Fasern im Vergleich zu Kupferkabeln?
Hoher Anschaffungspreis (pro Meter teurer) Verstärker (Repeater) teurer Verbindungen schwierig überträgt keine elektrische Energie zum Betreiben von Endgeräten mechanisch weniger robust

11 Im Lichtleiter (Glasfaser) werden Lichtimpulse übertragen
Die Übertragung ist zumeist digital, der Empfänger unterscheidet also zwischen Lichtimpuls an oder aus. Zu einem Lichtimpuls tragen je nach Glasfaser unterschiedlich viele Frequenzen bei. t Die Welle (bzw. Schwingung), die zur einzelnen Frequenz gehört, bezeichnet man als Mode.

12 Moden im Wellenleiter Eine Mode entsteht im Wellenleiter (egal ob Glasfaser oder Kupferkabel) nur, wenn sich durch Reflexion senkrecht zur Wellenleiterachse eine stehende Welle ausbildet. Diese stehende Welle breitet sich parallel zur Achse aus. Verschiedene Moden

13 Moden im Wellenleiter Im Strahlenbild unterscheiden sich Moden im Wellenleiter hinsichtlich ihrer Ausbreitungsrichtung: Im Wellenbild unterscheiden sich Moden hinsichtlich ihrer Feldverteilung und Polarisation.

14 2 verschiedene Faserarten
Multimodenfaser Mehrere Moden sind ausbreitungsfähig Kerndurchmesser von 100 – 400 μm Einzelmodenfaser Klein genug, damit nur eine Mode sich ausbreiten kann Kerndurchmesser nur ~ 10 μm