أوجد الزاوية الحرجة للجليد الذي معامل انكساره 1.31. في المناطق الباردة جدا، هل تكون أسلاك الألياف الضوئية المصنوعة من الجليد أفضل من تلك المصنوعة من الزجاج لحفظ الضوء داخل السلك ؟ وضح ذلك ~؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
None
الزاوية الحرجة للجليد تُحسب باستخدام قانون سنيل للانكسار. الزاوية الحرجة هي الزاوية التي، إذا تجاوزتها زاوية السقوط، ينتقل الضوء بالكامل إلى الوسط ذي معامل الانكسار الأقل (الانعكاس الكلي الداخلي).
- قانون سنيل: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- n₁: معامل انكسار الوسط الأول (الجليد في هذه الحالة).
- θ₁: زاوية السقوط.
- n₂: معامل انكسار الوسط الثاني (الهواء في هذه الحالة، معامل انكساره ≈ 1).
- θ₂: زاوية الانكسار.
- عند الزاوية الحرجة (θ₁ = θc): θ₂ = 90° (زاوية الانكسار تكون 90 درجة).
- إذن: n₁ sin θc = n₂ sin 90° => n₁ sin θc = n₂ => sin θc = n₂ / n₁
- بتطبيق ذلك على الجليد: sin θc = 1 / 1.31 ≈ 0.763
- θc = arcsin(0.763) ≈ 49.7°
إذن، الزاوية الحرجة للجليد هي حوالي 49.7 درجة.
هل أسلاك الألياف الضوئية المصنوعة من الجليد أفضل من تلك المصنوعة من الزجاج في المناطق الباردة جداً؟
لا، أسلاك الألياف الضوئية المصنوعة من الجليد ليست أفضل من تلك المصنوعة من الزجاج. السبب يكمن في أن الأداء الجيد للألياف الضوئية يعتمد بشكل أساسي على الفرق الكبير بين معامل انكسار المادة المصنوع منها السلك (النواة) ومعامل انكسار المادة المحيطة به (الكسوة).
- الزجاج: يستخدم الزجاج ذو نقاوة عالية في صناعة الألياف الضوئية، ويتم التحكم بدقة في معامل انكساره. الفرق بين معامل انكسار النواة والكسوة كبير، مما يسمح بانعكاس كلي داخلي فعال للضوء على مسافات طويلة.
- الجليد: على الرغم من أن معامل انكسار الجليد (1.31) يختلف عن الهواء، إلا أن:
- الجليد ليس مستقراً: يتغير الجليد بسهولة مع تغير درجة الحرارة، مما يؤثر على معامل انكساره وبالتالي على كفاءة نقل الضوء.
- الجليد هش: الجليد مادة هشة، مما يجعل تصنيع أسلاك ألياف ضوئية دقيقة منه أمراً صعباً للغاية.
- الفرق في معامل الانكسار أقل: الفرق بين معامل انكسار الجليد والهواء أقل من الفرق بين معامل انكسار الزجاج والكسوة الزجاجية، مما يقلل من كفاءة الانعكاس الكلي الداخلي.
لذلك، حتى في المناطق الباردة جداً، يظل الزجاج هو المادة الأفضل لصنع الألياف الضوئية بسبب استقراره، وقدرته على الحفاظ على معامل انكسار ثابت، والفرق الكبير في معامل الانكسار بين النواة والكسوة.
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال أوجد الزاوية الحرجة للجليد الذي معامل انكساره 1.31. في المناطق الباردة جدا، هل تكون أسلاك الألياف الضوئية المصنوعة من الجليد أفضل من تلك المصنوعة من الزجاج لحفظ الضوء داخل السلك ؟ وضح ذلك ~ اترك تعليق فورآ.
