Springen naar inhoud

Totale interne reflectie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Dummie

    Dummie


  • >25 berichten
  • 71 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 16:10

In mijn handboek* staat dat, wanneer een glasvezel wordt gebogen tot een ingewikkelde vorm met allerlei bochten, de kritische hoek niet zal overschreden worden. Ik kan me dit maar moeilijk voorstellen. Is er iemand die dit kan verduidelijken?

Alvast dank!

*Natuurkunde Deel 2 - Douglas C. Giancoli

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 januari 2011 - 17:43

Totale interne reflectie (TIR) is een optisch verschijnsel dat optreedt als licht onder een bepaalde hoek invalt op een scheidingsvlak met een optisch minder dicht materiaal (kleinere brekingsindex). Vanaf een bepaalde hoekgrootte, de kritische hoek, wordt het licht niet meer gebroken, maar volledig inwendig weerkaatst. De kritische hoek wordt bepaald door de Wet van Snellius.
Geplaatste afbeelding

Bron: wiki

Wat versta je niet in deze uitleg? Wat zou je graag duidelijker zien?
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#3

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 19:27

Het licht gaat in de lengterichting door de glasvezel.
Komt het ergens tegen een rand dan zal dit onder een grote hoek zijn, en zal totale interne reflectie optreden. Bij het buigen van de glasvezen zal altijd relatief grote rondingen gemaakt worden ten opzichte van de dikte van de vezel, en zal de vezel nooit knikken.
Daardoor zal het licht altijd boven de kritische hoek blijven en zo dus weerkaatsen onder grote hoek, waardoor het licht vrijwel rechtdoor blijft gaan.

Vraag me trouwens af wat er gebeurt als er water tussen de vezels loopt, wat dus bijna de zelfde brekingsindex heeft als de glasvezel?

Veranderd door jadatis, 31 januari 2011 - 19:29


#4

Dummie

    Dummie


  • >25 berichten
  • 71 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 21:09

Totale interne reflectie (TIR) is een optisch verschijnsel dat optreedt als licht onder een bepaalde hoek invalt op een scheidingsvlak met een optisch minder dicht materiaal (kleinere brekingsindex). Vanaf een bepaalde hoekgrootte, de kritische hoek, wordt het licht niet meer gebroken, maar volledig inwendig weerkaatst. De kritische hoek wordt bepaald door de Wet van Snellius.


Bron: wiki

Wat versta je niet in deze uitleg? Wat zou je graag duidelijker zien?

Ik snap wat totale interne reflectie zeggen hoor =)
Ik vind het alleen raar dat als je die vezels buigt er nog steeds totale reflectie is..

Het licht gaat in de lengterichting door de glasvezel.
Komt het ergens tegen een rand dan zal dit onder een grote hoek zijn, en zal totale interne reflectie optreden. Bij het buigen van de glasvezen zal altijd relatief grote rondingen gemaakt worden ten opzichte van de dikte van de vezel, en zal de vezel nooit knikken.
Daardoor zal het licht altijd boven de kritische hoek blijven en zo dus weerkaatsen onder grote hoek, waardoor het licht vrijwel rechtdoor blijft gaan.

Vraag me trouwens af wat er gebeurt als er water tussen de vezels loopt, wat dus bijna de zelfde brekingsindex heeft als de glasvezel?

Ok nu begrijp ik het.. Dus als de vezel knikt of de ronding is te sterk in verhouding met de dikte gaat de totale interne reflectie verloren.. juist?

#5

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 januari 2011 - 21:30

tir.png
Ik meen te weten dat de rand van de vezel een andere structuur vertoont dan het inwendige, waaarbinnen de golf 'gevangen' zit en zich voortplant. Dit verschil in materiaalparamters zorgt ervoor dat TIR behouden blijft, ook in ingewikkelde vormen.
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#6

Dummie

    Dummie


  • >25 berichten
  • 71 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 21:52

tir.png
Ik meen te weten dat de rand van de vezel een andere structuur vertoont dan het inwendige, waaarbinnen de golf 'gevangen' zit en zich voortplant. Dit verschil in materiaalparamters zorgt ervoor dat TIR behouden blijft, ook in ingewikkelde vormen.

Kun je daar nog iets meer over vertellen?

#7

Rude

    Rude


  • >250 berichten
  • 393 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 21:55

Dus als de vezel knikt of de ronding is te sterk in verhouding met de dikte gaat de totale interne reflectie verloren.. juist?


dat klopt. Het gaat echter niet "ineens"; langzaam maar zeker, hoe strakker je een vezel knikt (of oprolt) hoe meer licht er verloren gaat.

het verschil in materiaal parameters waar "In fysics I trust" over praat is een verschil in brekingsindex.
De kern van de vezel heeft een bepaalde brekingsindex, en daaromheen zit een hoesje dat de "cladding" heet. Dit heeft een andere brekingsindex, waardoor je reflectie krijgt tussen de kern en de cladding, wanneer licht "de bocht uit wil vliegen". Als het verschil in brekingsindex tussen kern en cladding groter wordt, kun je de vezel dus ook strakker opwinden (dus in kortere bochtjes draaien).
Het is zwart met een witte dop en het lijnt je opstelling uit... Calibrero
Het is groen en het synchroniseert je signaal... Kermit de Trigger
Als je teveel energie hebt, kun je beter een andere baan zoeken.

#8

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 januari 2011 - 22:06

De evanescente golven zullen in dat geval niet meer verwaarloosbaar zijn, zodat de totaal uit totale interen reflectie verloren gaat. er gaat immers een aanzienlijke hoeveelheid verloren als de vezel strak genoeg knikt.
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#9

Dummie

    Dummie


  • >25 berichten
  • 71 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 22:09

dat klopt. Het gaat echter niet "ineens"; langzaam maar zeker, hoe strakker je een vezel knikt (of oprolt) hoe meer licht er verloren gaat.

het verschil in materiaal parameters waar "In fysics I trust" over praat is een verschil in brekingsindex.
De kern van de vezel heeft een bepaalde brekingsindex, en daaromheen zit een hoesje dat de "cladding" heet. Dit heeft een andere brekingsindex, waardoor je reflectie krijgt tussen de kern en de cladding, wanneer licht "de bocht uit wil vliegen". Als het verschil in brekingsindex tussen kern en cladding groter wordt, kun je de vezel dus ook strakker opwinden (dus in kortere bochtjes draaien).

Wow, dank u wel voor de verhelderende uitleg!

De evanescente golven zullen in dat geval niet meer verwaarloosbaar zijn, zodat de totaal uit totale interen reflectie verloren gaat. er gaat immers een aanzienlijke hoeveelheid verloren als de vezel strak genoeg knikt.

Wat zijn evanescente golven?

#10

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 januari 2011 - 22:21

Totaal uit totale interne reflectie is zelden 100 % totaal. Een klein beetje golf dringt door tot aan de andere kant van je grensvlak. Na enkele golflengten doven deze golven (de evanescente golven) uit, dus je ziet het verschijnsel niet of nauwelijks. Als je strak genoeg plooit (scherp genoeg), verlies je veel meer dan dat beetje: er is niet langer TIR.
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#11

Rude

    Rude


  • >250 berichten
  • 393 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 januari 2011 - 22:33

pfff. over het algemeen zou ik bij deze simpele vergelijkingen tussen bocht-radius van de gebogen fiber en de hoeveelheid licht die uit de fiber lekt geen evanescent veld betrekken. Daar wordt het alleen maar ingewikkeld van ;)

maar om toch antwoord te geven:
Of de evanescente golven verwaarloosbaar zijn ligt vooral aan de kern-diameter.

@Dummie: een evanescente golf is het deel van het licht dat niet in de kern zit, terwijl je het er wel op het eerste gevoel zou verwachten. Zoals het plaatje hierboven laat zien zit er licht in de kern met een bepaald intensiteitsprofiel. Voor zekere combinaties van kern-diameters en licht-golflengtes is dit intensiteitsprofiel gaussisch (zoals getekend). In de cladding zit in principe geen licht, want dat kan niet vanwege totale interne reflectie. Dit zie je ook in de tekening: er is een rechte lijn getekend op "nul" intensiteit.
ECHTER; een klein beetje licht zit stiekem TOCH in de cladding. Dit heet het evanescente veld van het licht. Het gaat hier om de uiterste hoekjes van het intensiteitsprofiel, die dus net niet nul zijn. In de tekening hierboven betekent dat dus dat de cladding niet begint bij de scherpe hoek tussen "nul" en "gauss" intensiteit, maar net een klein beetje meer richting het midden. Hoop dat het een beetje duidelijk is.. Dit is best lastige materie.
Het is zwart met een witte dop en het lijnt je opstelling uit... Calibrero
Het is groen en het synchroniseert je signaal... Kermit de Trigger
Als je teveel energie hebt, kun je beter een andere baan zoeken.

#12

Dummie

    Dummie


  • >25 berichten
  • 71 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2011 - 10:59

pfff. over het algemeen zou ik bij deze simpele vergelijkingen tussen bocht-radius van de gebogen fiber en de hoeveelheid licht die uit de fiber lekt geen evanescent veld betrekken. Daar wordt het alleen maar ingewikkeld van ;)

maar om toch antwoord te geven:
Of de evanescente golven verwaarloosbaar zijn ligt vooral aan de kern-diameter.

@Dummie: een evanescente golf is het deel van het licht dat niet in de kern zit, terwijl je het er wel op het eerste gevoel zou verwachten. Zoals het plaatje hierboven laat zien zit er licht in de kern met een bepaald intensiteitsprofiel. Voor zekere combinaties van kern-diameters en licht-golflengtes is dit intensiteitsprofiel gaussisch (zoals getekend). In de cladding zit in principe geen licht, want dat kan niet vanwege totale interne reflectie. Dit zie je ook in de tekening: er is een rechte lijn getekend op "nul" intensiteit.
ECHTER; een klein beetje licht zit stiekem TOCH in de cladding. Dit heet het evanescente veld van het licht. Het gaat hier om de uiterste hoekjes van het intensiteitsprofiel, die dus net niet nul zijn. In de tekening hierboven betekent dat dus dat de cladding niet begint bij de scherpe hoek tussen "nul" en "gauss" intensiteit, maar net een klein beetje meer richting het midden. Hoop dat het een beetje duidelijk is.. Dit is best lastige materie.

Ik begin het te snappen denk ik =)
De prof zal op het examen wel zo geen diepgaande uitleg daarover vragen maar moest hij het toch doen dan ben ik alleszins voorbereid!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures