Primjena totalne refleksije
Upoznali ste se s pojavom totalne refleksije u prethodnoj jedinici zakoni geometrijske optike.
Totalnu refleksiju primjenjujemo u radu svjetlovoda, optičkih vodiča i različitih optičkih uređaja. Optički vodiči se koriste u medicinskim instrumentima za osvjetljavanje pri pregledu unutarnjih organa, ali također i u telekomunikaciji i industriji.
Upoznali ste se s pojavom totalne refleksije u prethodnoj jedinici zakoni geometrijske optike.
Totalnu refleksiju primjenjujemo u radu svjetlovoda, optičkih vodiča i različitih optičkih uređaja.
Optički vodiči se koriste u medicinskim instrumentima za osvjetljavanje pri pregledu unutarnjih organa, ali također i u telekomunikaciji i industriji.
Građa optičkog vlakna
Optički vodiči sastoje se od snopa tankih elastičnih vlakana. Vlakna se sastoje od jezgre, omotača i zaštitnog sloja.
Te niti su obložene slojem sredstva čiji je indeks loma manji od indeksa loma vlakna kako bi došlo do totalne refleksije.
Najčešće su od vrlo čistog stakla ili nekog polimernog materijala.
Optički vodiči se sastoje od snopa tankih elastičnih vlakana.
Te niti su obložene slojem sredstva.
Njihov indeks loma manji od indeksa loma vlakna kako bi došlo do totalne refleksije.
Optički kablovi kao rasvjetna tijela ne mogu jako osvjetliti prostor. Koriste se kada moramo usmjeriti svjetlost, osvjetliti manji prostor ili kada je nepoželjno dodatno zagrijavanje kao u medicinskoj upotrebi.
Upotrebljavaju se za osvjetljavanje izložbenih predmeta, nužnih izlaza, staza, mostova i vrtova u krajobraznoj arhitekturi.
Optički kablovi kao rasvjetna tijela ne mogu jako osvjetliti prostor.
Koriste se kada moramo usmjeriti svjetlost, osvjetliti manji prostor ili kada je nepoželjno dodatno zagrijavanje (medicinska upotreba).
Upotrebljavaju se za osvjetljavanje:
- izložbenih predmeta, nužnih izlaza, staza, mostova i vrtova u krajobraznoj arhitekturi.
Primjena optičkih kablova u telekomunikaciji je znatno povećala kvalitetu i snagu prijenosa signala. Komunikacijski uređaji binarne kodove pretvaraju u električne signale.
Električni signal se pretvara u svjetlosni puls koji optičkim vlaknom putuje do prijemnika gdje opet postaje električni signal. Pretvaranje električnog pulsa u svjetlosni vrši se pomoću poluvodičkog lasera.
Primjena optičkih kablova u telekomunikaciji je znatno povećala kvalitetu i snagu prijenosa signala.
Komunikacijski uređaji binarne kodove pretvaraju u električne signale.
Električni signal se pretvara u svjetlosni puls.
On optičkim vlaknom putuje do prijemnika.
Tamo gdje opet postaje električni signal.
Pretvaranje električnog pulsa u svjetlosni vrši se pomoću poluvodičkog lasera.
Pokus - vodeni optički kabel
Pokušajte sami istražiti princip totalne refleksije i optičkog vlakna.
Za izvođenje jednostavnog pokusa potrebno je:
- plastična boca ili kanta
- laser (laserski pokazivač 5mW )
- voda.
Pokušajte sami istražiti princip totalne refleksije i optičkog vlakna.
Za izvođenje jednostavnog pokusa potrebno je:
- plastična boca ili kanta
- laser
- voda.
Postupak:
U prozirnu bocu ili plastičnu kantu ulijete vodu. Na nekom mjestu označite dvije točke koje su na dijametralno suprotnim stranama posude, ali na istoj visini. Usmjerite laser u jednu od točaka. Ako ste dobro izmjerili visine i položaje točaka, laserski snop će iz jedne točke pasti na drugu koja je na suprotnoj strani posude.
Na jednoj označenoj točki napravite mali otvor nekim oštrim predmetom (vrh šestara, čavao...). Naravno, voda će teći u mlazu.
Na boci ste označili dvije točke, na jednakoj visini , na dijametralno suprotnim stranama boce. Jednu točku ste zarezali i napravili otvor tako da kroz nju može teći voda.
Sada usmjerite laser na označenu točku, tako da laserski snop putuje kroz vodu u boci i pada na otvor kroz koji izlazi voda.
Pogledajte kako svjetlost putuje kroz posudu i što se događa kada dođe do mlaza vode.
Postupak:
- U prozirnu bocu ili plastičnu kantu ulijete vodu.
- Na nekom mjestu označite dvije točke. One su na dijametralno suprotnim stranama posude i na istoj visini.
- Usmjerite laser u jednu od točaka.
- Ako ste dobro izmjerili visine i položaje točaka, laserski snop će iz jedne točke pasti na drugu koja je na suprotnoj strani posude.
- Na jednoj označenoj točki napravite mali otvor nekim oštrim predmetom (vrh šestra, čavao..). Naravno, voda će teći u mlazu.
- Usmjerite laser u nezarezanu točku tako da pada snop prolazi do točke gdje je otvor za vodu.
- Pogledajte kako svjetlost putuje kroz posudu.
- Sto se događa kada dođe do mlaza vode?
Kako objašnjavate dobivenu pojavu?
Optičke iluzije
Što sve utječe na sliku koju vidimo? Odgovara li ona uvijek predmetu koji gledamo ?
Svjetlost se lomi i reflektira ovisno o indeksu loma, ali i temperaturi sredstva. Naše oko je složen sustav koji se stalno prilagođava okolini, a osjet vida nastaje u mozgu. Nekada može doći do krive percepcije neke pojave, bilo zbog nesavršenosti oka ili rada mozga.
Što sve utječe na sliku koju vidimo?
Odgovara li ona uvijek predmetu koji gledamo?
Svjetlost se lomi i reflektira ovisno o:
- indeksu loma
- temperaturi sredstva.
Naše oko je složen susutav koji se stalno prilagođava okolini.
Osjet vida nastaje u mozgu.
Sve to dovodi do pojava kada je naša percepcija vida iskrivljena.
Fatamorgana
Indeks loma zraka ovisi o temperaturi. Što je temperatura viša, indeks loma je manji. Kako se temperatura zraka mijenja s visinom, svjetlost se višestruko lomi i ne širi pravocrtno. Kada svjetlost dođe u oko, ono stvara virtualnu i obrnutu sliku. Tu pojavu zovemo fatamorgana.
Indeks loma zraka ovisi o temperaturi.
Što je temperatura viša, indeks loma je manji.
Kako se temperatura zraka mijenja s visinom, svjetlost se višestruko lomi i ne širi pravocrtno.
Kada svjetlost dođe u oko, ono stvara virtualnu i obrnutu sliku.
Tu pojavu zovemo fatamorgana.
Ta optička iluzija često nastaje u slučaju jako zagrijanog tla u odnosu na slojeve zraka (donja fatamorgana). Primjer je zagrijana cesta gdje na cesti vidimo nepostojeći sloj vode ili nepostojeće oaze u pustinji.
Ta optička iluzija nastaje često u slučaju jako zagrijanog tla u odnosu na slojeve zraka (donja fatamorgana).
Primjer je zagrijana cesta.
Na cesti vidimo nepostojeći sloj vode ili nepostojeće oaze u pustinji.
Fatamorgana može nastati kada su tlo i zrak uz površinu jako ohlađeni u odnosu na više slojeve zraka (gornja fatamorgana). To se može vidjeti kad je zrak uz površinu mora znatno hladniji od viših slojeva. Tada zbog nepravocrtnog loma svjetlosti vidimo u zraku sliku nepostojećih otoka i obala.
Fatamorgana može nastati i kada je tlo i zrak uz površinu jako ohlađen u odnosu na više slojeve zraka (gornja fatamorgana).
To se može vidjeti kada je zrak uz površinu mora znatno hladniji od viših slojeva.
Tada zbog nepravocrtnog loma svjetlosti vidimo u zraku sliku nepostojećih otoka i obala.
Često je tumačenje viđenog podložno optičkim varkama.
Kako biste opisali ono što vidite na sljedećim slikama?
Često je tumačenje viđenog podložno optičkim varkama.
Što vidite na sljedećim slikama?
Opišite.