προτζεκτ φως-οπτικες ινες

1. Ζαρμακουπη γιωτα
κολοσκοπη εφη
μιχαλοπουλου μαρια
μωκου ΔΕΣΠΟΙΝΑ
Α΄ ΤΑΞΗ ΓΕΛ ΚΑΡΕΑ
ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2014
PROJECT
ΑΝΑΚΛΑΣΗ – ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ
ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ

2. περιεχομενα

Το φως είναι κύμα ή σωματίδιο-Κβαντική θεωρία
του Πλάνκ, θεωρίες του Newton-Huygens-Maxwell

Ποια είναι η ταχύτητα του φωτός μεταβάλλεται ή
παραμένει σταθερή;

Ανάκλαση και Διάθλαση του φωτός.

Τι είναι ο διασκεδασμός του φωτός; (ολική
ανάκλαση-ουράνιο τόξο)

Φάσματα εκπομπής και απορρόφησης.

Τι είναι οπτικές ίνες;

Είδη οπτικών ινών.
Πλεονεκτήματα- Μειονεκτήματα

3.  Θεωρία Newton
Η πρώτη θεωρία που εξηγούσε κάπως ικανοποιητικά ορισμένα από τα φαινόμενα που έχουν
σχέση με το φως διατυπώθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα ο οποίος δεχόταν ότι τα φωτεινά
σώματα εκπέμπουν σωματίδια, τα οποία κινούνται ευθύγραμμα και με ταχύτητα ίση με την
ταχύτητα διάδοσης του φωτός. Τα σωματίδια αυτά ανακλώνται στο μάτι και προκαλούν τη
ανάλογη αίσθηση, αντίληψη.
 Θεωρία Huygens
Σε μεγάλη αντιπαράθεση της προηγούμενης θεωρίας την ίδια εποχή υπήρξε αυτή του
Χόυχενς. Σύμφωνα με την θεωρία αυτή το φως μεταφέρεται σε κύμματα με περιοδικές
κινήσεις.Εστίες των περιοδικών αυτών μεταβολών είναι οι φωτεινές πηγές ενώ το υποθετικό
μέσον δια του οποίου μεταδίδονται οι παλμικές κινήσεις είναι ο "αιθέρας",
ένα ελαστικό ακίνητο και αβαρές ρευστό με το οποίο πληρείται το σύμπαν.
Ο αιθέρας αυτός υπάρχει μεταξύ των ουρανίων σωμάτων στο διάστημα, προκειμένου έτσι να
εξηγηθεί η εις το "κενό" διάδοση του φωτός αυτών των ουρανίων σωμάτων.
 Θεωρία του Maxwell
Σύμφωνα με την θεωρία αυτή που ονομάζεται και "ηλεκτρομαγνητική θεωρία του
Μάξγουελ" λαμβάνοντας ως βάση τη κυματική θεωρία του Χόυχεν, προτάθηκε ότι το φως
είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ξεκινούν από φωτεινή πηγή. Η θεωρία αυτή
επιβεβαιώθηκε αργότερα με τα πειράματα που έκανε ο Χερτζ.

4.  Το 1865, ο Maxwell απέδειξε ότι το φως είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά
κύματα. Στα χρόνια που ακολούθησαν αναπτύχτηκαν πολλές θεωρίες και
σήμερα πια πιστεύουμε στη διπλή φύση του φωτός, δηλαδή ότι το φως
συμπεριφέρεται ως κύμα αλλά και ως σωματίδιο, που ονομάζεται φωτόνιο. Σε
φαινόμενα όπως η συμβολή, η περίθλαση και η πόλωση εκδηλώνεται η
κυματική φύση του φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα), ενώ σε φαινόμενα που
σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη (απορρόφηση -
εκπομπή), όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, εκδηλώνεται η σωματιδιακή
φύση του φωτός. Τα φαινόμενα της ανάκλασης και της διάθλασης ερμηνεύονται
και με τις δύο φύσεις του. Το φαινόμενο κατά το οποίο το φως συμπεριφέρεται
άλλοτε σαν κύμα και άλλοτε σαν σωματίδιο είναι γνωστό ως
κυματοσωματιδιακός δυϊσμός (wave–particle duality).

5. Η κβαντική θεωρία του πλανκ
 “Το φως και γενικότερα κάθε
ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, εκπέμπεται
και απορροφάται όχι κατά συνεχή τρόπο
αλλά ασυνεχώς. Δηλαδή, κάθε άτομο
εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη ποσά
ενέργειας (μικρά πακέτα ενέργειας) που
ονομάζονται κβάντα.” Τα κβάντα φωτός ή
της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
γενικότερα ονομάζονται φωτόνια.

6. Ποια είναι η ταχύτητα του φωτός. Μεταβάλλεται ή
παραμένει σταθερή;
 Η ταχύτητα του φωτός είναι η ταχύτητα με την
οποία το φως διαδίδεται στο κενό ή σε άλλα μέσα. Η
ταχύτητα του φωτός στο κενό που συμβολίζεται
συνήθως με c, δηλαδή κατά προσέγγιση 300.000
χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Η ταχύτητα του φωτός στο
"κενό" θεωρείται η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να
αναπτυχθεί, όχι μόνο από το φως αλλά και από τα
υπόλοιπα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, άλλες μορφές
μετάδοσης ενέργειας και από την ύλη. Η ταχύτητα αυτή
είναι τόσο μεγάλη, ώστε αν ένας παρατηρητής κινούταν
γύρω από τον ισημερινό της γης με αυτή την ταχύτητα
θα ολοκλήρωνε το γύρω του κόσμου σε 13 εκατοστά του
δευτερολέπτου. Άλλο παράδειγμα είναι ότι το φως
του ήλιου φτάνει στη γη μετά από 8 λεπτά, αφότου
εκπεμφθεί από την επιφάνειά του.

7. ανακλαση
 Όταν το φως συναντήσει την επιφάνεια ενός
σώματος και αλλάξει διεύθυνση διάδοσης
παραμένοντας μέσα στο ίδιο διαφανές υλικό, λέμε
ότι ανακλάται.

8. ΑΝΑΚΛΑΣΗ

9. διαθλαση
 Όταν το φως συναντήσει μια επιφάνεια και
αλλάξει κατεύθυνση διάδοσης,περνώντας στο άλλο
υλικό, λέμε ότι διαθλάται.

10. ΔΙΑΘΛΑΣΗ

11. Τι είναι ο διασκεδασμός του φωτόσ (ολική ανάκλαση – ουράνιο
τόξο)
 Διαχωρισμός του σύνθετου φωτός στις ακτινοβολίες που το συνιστούν, όταν περάσει
μέσα από ένα διαφανές πρίσμα. Αν μια ακτίνα λευκού φωτός προσπέσει πάνω σ` ένα
πρίσμα, τότε διαθλάται, δηλαδή εκτρέπεται προς τη βάση του πρίσματος. Ταυτόχρονα
όμως αναλύεται σε πολλές ακτίνες, που αν πέσουν πάνω σε κάποιο διάφραγμα,
σχηματίζουν μια πολύχρωμη ταινία, που ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός. Τα
χρώματα του φάσματος είναι διαδοχικά: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο,
γαλάζιο, βαθύ γαλάζιο και ιώδες.

12.  Το φαινόμενο της ολικής ανάκλασης παρατηρείται κατά τη
διέλευση μιας ακτίνας φωτός από πυκνότερο σε αραιότερο μέσο.
 Για παράδειγμα αυτό το πυκνότερο μέσο είναι το νερό και το
αραιότερο ο αέρας.
 Για τη δημιουργία του ουράνιου τόξου απαιτείται μια σειρά από
διαδοχικές διαθλάσεις κι ανακλάσεις μιας ακτίνας λευκού φωτός σε
μια σταγόνα νερού.

13. Φάσματα εκπομπήσ και
απορρόφησησ
 Φάσµατα εκποµπής
Το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπει μια φωτεινή
πηγή ονομάζεται φάσμα εκπομπής της πηγής αυτής.
Τα φάσματα εκπομπής των διαφόρων πηγών αυτών
διακρίνονται σε : συνεχή και γραμμικά.
 Φάσματα Απορρόφησης
Αν μεταξύ μιας πηγής λευκού φωτός και του πρίσματος
παρεμβάλουμε κάποιο διαφανές υλικό, τότε το φάσμα της
ακτινοβολίας που διέρχεται από το διαφανές υλικό,
ονομάζεται φάσμα απορρόφησης του υλικού.
Τα φάσματα απορρόφησης των διαφόρων σωμάτων
διακρίνονται σε : συνεχή και γραμμικά.

14. Συνεχή φάσματα εκπομπήσ
1.Δίνουν τα στερεά
και τα υγρά σώματα.
2.Παίρνουμε
πληροφορίες για τη
θερμοκρασία τους.
Όσο πιο λευκό είναι
το φως που εκπέμπει,
τόσο πιο θερμό είναι
το σώμα.

15. Γραμμικά φάσματα εκπομπήσ
1.Δίνουν τα θερμά αέρια ή
οι ατμοί.
2.Το φάσμα τους
αποτελείται από διακριτές
χρωματιστές γραμμές.
3.Δεν υπάρχουν δύο
διαφορετικά στοιχεία με
το ίδιο φάσμα εκπομπής.
4.Τα γραμμικά φάσματα
εκπομπής είναι ιδιαίτερα
πολύτιμα, αφού από εκεί
μπορούμε να βρούμε τη
χημική σύσταση της
ουσίας που το εκπέμπει.

16. Συνεχή φάσματα απορρόφησησ
1.Δίνουν τα έγχρωμα διαφανή στερεά και υγρά σώματα.
2.Στα φάσματα απορρόφησης ορισμένες περιοχές του
συνεχούς φάσματος λείπουν και στη θέση τους
εμφανίζονται σκοτεινές περιοχές.
3.Οι σκοτεινές περιοχές οφείλονται στο ότι οι ακτίνες
ορισμένων χρωμάτων έχουν απορροφηθεί κατά τη
διέλευσή τους από το διαφανές σώμα.

17. Γραμμικά φάσματα απορρόφησησ
1.Δίνουν τα αέρια και οι ατμοί.
2.Τα γραμμικά φάσματα απορρόφησης αποτελούνται από
ένα συνεχές φάσμα στο οποίο υπάρχουν σκοτεινές γραμμές.

18. Οπτικέσ ίνεσ
Οι οπτικές ίνες είναι πολύ λεπτά νήματα από
πλαστικό ή γυαλί, όπου από μέσα τους,
μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα υπό μορφή
φωτός.

19. ΚΑΛΩΔΙΟ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ

20. Είδη οπτικών ινών
 Απλού τύπου
 Οι οπτικές ίνες απλού τύπου ή μονοτροπικές ίνες έχουν διαστάσεις μέχρι 10μm.
Τα κύματα φωτός ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή και μπορούμε να στείλουμε
δεδομένα σε μεγάλες αποστάσεις. Η μικρή αυτή διάμετρος του πυρήνα επιτρέπει
τη διέλευση σε ένα περιορισμένο πλήθος ακτίνων, ουσιαστικά μόνο σε ακτίνες
που προσπίπτουν κάθετα στην επιφάνεια της διατομής των. Οι ίνες αυτές
χαρακτηρίζονται συνήθως ως ίνες με βηματική κατανομή.
 Πολλαπλού τύπου
 Οι οπτικές ίνες πολλαπλού τύπου ή πολυτροπικές ίνες έχουν διαστάσεις από 50
− 100 μm, είναι πιο "χοντρές" από τις απλού τύπου, αλλά μπορούν να στείλουν
παράλληλα, σε ξεχωριστό μονοπάτι, πολλά κύματα φωτός. Το κάθε κύμα φωτός,
εισέρχεται στην οπτική ίνα υπο ελαφρώς διαφορετική γωνία σε σχέση με τα
άλλα, και ακολουθεί το δικό του μονοπάτι μέσα της, μέσω των
διαδοχικών ανακλάσεων στο περίβλημα. Αυτό συμβαίνει παράλληλα με πολλά
κύματα φωτός κι έτσι μπορούμε να στείλουμε παράλληλα, τεράστιο όγκο
δεδομένων.

21. Εφαρμογέσ οπτικών ινών
 Οι οπτικές ίνες έχουν πάρα πολλές
εφαρμογές στην καθημερινότητά μας.
Χρησιμοποιούνται ευρέως για τη
φωταγώγηση καταστημάτων αλλά και έργων
τέχνης καθώς επίσης και για βιομηχανικό
έλεγχο. Μεγάλη εφαρμογή επίσης βρίσκουν
και σε συστήματα οικονομικών υπηρεσιών,
σε τοπικά και μητροπολιτικά δίκτυα αλλά
κυρίως στην ιατρική και τις
τηλεπικοινωνίες.

22. Οι οπτικές ίνες έχουν αρκετά πλεονεκτήματα όπως:
 Χαμηλό κόστος πρώτης ύλης (γυαλί).
 Μικρές απαιτήσεις σε ενέργεια.
 Μπορούν να μεταφέρουν παράλληλα τεράστιο όγκο δεδομένων σε
σύγκριση με τα χάλκινα καλώδια.
 Είναι πολύ πιο λεπτές και ελαφριές από τα χάλκινα καλώδια. Η
μεταφορά των δεδομένων είναι πολύ γρήγορη.
 Τα δεδομένα που ταξιδεύουν μέσα σε αυτές είναι λιγότερο ευάλωτα
σε παρεμβολές.
 Τα δεδομένα μεταδίδονται ψηφιακά άρα έχουμε γρηγορότερη
κωδικοποίηση-αποκωδικοποίηση των δεδομένων.
 Σχεδόν καθόλου απώλειες δεδομένων.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

23.  Είναι πιο ακριβές από τα χάλκινα καλώδια.
 Είναι πιο δύσκολη η εγκατάστασή τους.
 Είναι πολύ εύθραυστες.
 Δεν είναι αρκετά ευλύγιστες.
 Θα πρέπει η εγκατάσταση τους να γίνεται με ελαφριά κλίση
γιατί διαφορετικά θα υπάρχει απώλεια δεδομένων.
ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ