Измерение диаметра волоконных световодов методом рассеяния вперед. Свет как электромагнитные волны

                   ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

       ГОУ ВПО  СибГУТИ

       ИЗМЕРЕНИЕ  ДИАМЕТРА                      ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА

  МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Новосибирск 2009

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является измерение диаметра волоконных световодов методом рассеяния вперед.

2.Подготовка к выполнению работы

В результате самостоятельной подготовки к лабораторной работе необходимо:

1.Изучить требования к геометрическим параметрам волоконных световодов и основные методы контроля этих параметров.

2.Выполнить предварительный расчет в соответствии с индивидуальным заданием. Номер варианта определяется  порядковым номером фамилии студента в списке группы.

3.Подготовить устные ответы на контрольные вопросы.

4.Подготовить бланк отчета с выполненным индивидуальным заданием.

5.Изучить описание лабораторной установки.

3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

3.1 Свет как электромагнитные волны.

С точки зрения физической теории свет - электромагнитные волны в интервале длин от 4 10^-7 до 7.6 10^-7 метра (или в интервале частот от 7.5 10¹⁴ до 4 10¹⁴ герц), которые способны вызывать у человека зрительные ощущения при восприятии окружающего мира. Именно этот диапазон длин электромагнитных волн называется видимым, или световым, диапазоном. Различные длины волн в видимом диапазоне воспринимаются человеком как различные цвета.

Видимый диапазон электромагнитных волн является небольшим участком так называемого оптического диапазона, который включает уже не видимые глазом ультрафиолетовые (короче 400 нм) и инфракрасные (длиннее 750 нм) волны. Длины волн оптического диапазона лежат в интервале от 1 нм до 10000 нм.

Волны оптического диапазона не удается создать и зарегистрировать подобно тому, как это делается в радиодиапазоне при помощи генераторов переменного тока, электрических усилителей и антенн, сделанных из проводников. Слишком велика их частота и мала длина волны. Волны оптического диапазона могут быть получены только путем использования естественных элементарных микроизлучателей, т.е. движущихся частиц (например, электронов) - носителей электрических зарядов. В приемниках оптического излучения свет воздействует на движение зарядов в отдельных атомах и молекулах, входящих в состав элементов, которые способны регистрировать свет.

Задолго до того, как была выяснена волновая природа света, ученые использовали геометрические методы решения задач, связанных с построением изображений предметов в зеркалах и линзах. Одним из основных понятий геометрической оптики является понятие светового луча. Световой луч характеризует направление распространения света и переноса энергии. Геометрическая оптика базируется на нескольких законах:

Закон отражения:1) луч падающий, луч отраженный и нормаль к границе раздела сред в точке падения лежат в одной плоскости; 2) угол падения луча a равен углу отражения лучаa^I.

Закон преломления:1) луч падающий, луч преломленный и нормаль к границе раздела сред в точке падения лежат в одной плоскости; 2) отношение синуса угла падения a к синусу угла преломления b есть величина постоянная:

sina/sinb = n₂ /n_{1.                                                                                                            (1)}

Абсолютный коэффициент преломления характеризует оптические свойства среды. Он равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде, т.е.:

n = c/v.                                                                                         (2)

Для воздуха n = 1. Если световая волна распространяется в однородной среде без препятствий, то волна распространяется по прямым линиям - лучам. На границе раздела двух однородных сред лучи отражаются и преломляются (рис.1).

Отраженный (3) и преломленный (2) лучи находятся в одной плоскости с падающим лучом (1) и перпендикуляром к границе раздела двух сред (). Угол падения равен углу отражения . Угол преломления можно найти из равенства

,                   (3)

где и - показатели преломления первой и второй среды.

Из закона преломления следует, что при переходе света из оптически менее плотной среды в оптически более плотную  преломленный луч света приближается к нормали (b<a). При обратном ходе луча преломленный луч удаляется от нормали (b>a).

При увеличении угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле падения    (a = a_пр.) угол преломления не окажется равным p/2. Угол a_пр. называется предельным углом падения.

При a >a_пр. весь падающий свет полностью отражается на границе раздела сред