Zadanie 12. Światłowód
Do przesyłania informacji za pomocą światła stosuje się światłowody. W klasycznym światłowodzie wyróżniamy dwa obszary – centralnie położony rdzeń wykonany ze szkła o współczynniku załamania światła $n_1$ oraz otaczający go płaszcz o współczynniku załamania światła $n_2$. Powierzchnia czołowa rdzenia światłowodu stanowi granicę dwóch ośrodków – powietrza o współczynniku załamania $n_0 = 1$ i szkła, z którego wykonano rdzeń. Dzięki odpowiednio dobranym współczynnikom $n_1$ oraz $n_2$ możliwe jest wprowadzenie wiązki światła do rdzenia światłowodu i przez wielokrotne odbicie tej wiązki w rdzeniu przesłanie informacji na duże odległości, wzdłuż toru o dowolnym kształcie, bez wyraźnych strat i zakłóceń.
Na poniższym rysunku przedstawiono bieg promienia padającego na czoło światłowodu pod kątem $\alpha_0$ (lewa część rysunku), bieg promienia przez światłowód (dolna część rysunku) oraz bieg promienia opuszczającego światłowód (prawa część rysunku).[img1]W pewnym światłowodzie kąt graniczny (dla przejścia rdzeń–płaszcz) jest równy $\alpha_{gr} = 58^{\circ}$ natomiast odpowiednie kąty oznaczone na rysunku wynoszą: $\alpha_0 = 65^{\circ}$ oraz $\alpha_2 = 60^{\circ}$.