Bild von Totalreflexionsversuch

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Bild von Totalreflexionsversuch
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Brechung

• Snelliussche Brechungsgesetz
• n1sina n2 sinß
• Grund für Brechung
• Einfallende Welle überlagert sich mit
  Sekundärwellen, die durch Welle angeregt werden
• Siehe dazu Demtröder Experimentalphysik 2, S.
  209 f (LBS)

n1
n2
n1gt n2
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Totalreflexion

• Totalreflektion nur beim Übergang vom optisch
  dichten zum optisch dünnen Medium
• Alle Winkel, die größer sind als der Grenzwinkel
  (hier ßr,) führen zur Totalreflexion.

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Erklärung zum Freihandversuch

• Beim gefüllten Glas verhindert eine
  Totalreflexion an der Grenzschicht Glasboden/Luft
  (zwischen Glasboden und Münze befindet sich ein,
  wenn auch noch so kleiner Luftspalt) eine
  Beobachtung der Münze.
• Es ist darauf zu achten, dass sich zwischen Münze
  und Glasboden auch wirklich ein Luftspalt
  befindet, was z.B. nicht gegeben ist, wenn die
  Münze mit Wasser benetzt ist

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Die Glasfaser

• Prinzip der Glasfaser Licht wird in der Faser
  durch Totalreflexion geführt

• Glasfaser hat einen Kern (Brechungsindex n2) und
  einen Mantel (n1)
• Totalreflexion, wenn n2 gt n1

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Glasfasern revolutionieren die Kommunikationstechn
ik

• Beginn der Forschung In den 50er Jahren des
  20ten Jhds.
• 1970 erste Glasfaser, hergestellt
• 1988 erstes transatlantisches Telefonkabel wird
  verlegt
• Heute Rund 80 der Langstreckensignalübertragung
  leisten optische Fasern.

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http//www.cybergeography.org/atlas/alcatel_large
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Glasfaser

• Verwendet werden Quarzglas und Kunststoff
• Kunststoff ist wegen hoher Dämpfung nur auf
  kurzen Strecken einsetzbar.

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Vorteile der Glasfaser gegenüber Kupferkabel (z.
B. Koaxialkabeln)

• Aufgrund von hohen Frequenzen (Inrfarot-Bereich)
  und Multiplexverfahren können hohe
  Übertragungskapazitäten erreicht werden.
• Geringes Gewicht
• Relativ hohe Abhörsicherheit
• Geringeres Risiko in explosionsgefährdeten
  Gebieten
• Geringe Dämpfung, daher weniger Verstärker im
  Netz notwendig

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Nachteile von Optischen Fasern im Vergleich zu
Kupferkabeln?

• Hoher Anschaffungspreis (pro Meter teurer)
• Verstärker (Repeater) teurer
• Verbindungen schwierig
• überträgt keine elektrische Energie zum Betreiben
  von Endgeräten
• mechanisch weniger robust

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Im Lichtleiter (Glasfaser) werden Lichtimpulse
übertragen
Lichtimpuls
I

• Die Übertragung ist zumeist digital, der
  Empfänger unterscheidet also zwischen Lichtimpuls
  an oder aus.
• Zu einem Lichtimpuls tragen je nach Glasfaser
  unterschiedlich viele Frequenzen bei.

t

• Die Welle (bzw. Schwingung), die zur einzelnen
  Frequenz gehört, bezeichnet man als Mode.

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Moden im Wellenleiter

• Eine Mode entsteht im Wellenleiter (egal ob
  Glasfaser oder Kupferkabel) nur, wenn sich durch
  Reflexion senkrecht zur Wellenleiterachse eine
  stehende Welle ausbildet.
• Diese stehende Welle breitet sich parallel zur
  Achse aus.

Verschiedene Moden
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Moden im Wellenleiter

• Im Strahlenbild unterscheiden sich Moden im
  Wellenleiter hinsichtlich ihrer
  Ausbreitungsrichtung

• Im Wellenbild unterscheiden sich Moden
  hinsichtlich ihrer Feldverteilung und
  Polarisation.

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2 verschiedene Faserarten

• Multimodenfaser
• Mehrere Moden sind ausbreitungsfähig
• Kerndurchmesser von 100 400 µm

• Einzelmodenfaser
• Klein genug, damit nur eine Mode sich ausbreiten
  kann
• Kerndurchmesser nur 10 µm

www.glasfaserinfo.de
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