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 ؟ - مع الشرح

Question

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:

= 49.8° الزاوية الحرجة 49.8 وعند المقارنة فإن الزاوية الحرجة للزجاج الذي معامل انكساره 1.54 تساوي 40.5. والزاوية الحرجة الكبيرة تعني أنه سيحدث انعكاس كلي داخلي لكمية أقل من الأشعة في قلب الجليد مقارنة بتلك التي سيحدث عندها انعكاس كلي داخلي في قلب الزجاج: لذا فإنها لن تكون قادرة على نقل كمية ضوء أكبر. ومن ثم فإن الألياف البصرية المصنوعة من الزجاج ستعمل بشكل أفضل.

حساب الزاوية الحرجة للجليد:
لحساب الزاوية الحرجة ($\theta_c$) للجليد، نستخدم قانون سنيل ومعامل انكسار الجليد ($n = 1.31$)، مع فرض أن الوسط الخارجي هو الهواء ($n_2 = 1$):
$$\sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1}{1.31} \approx 0.7634$$
وباستخدام الآلة الحاسبة لإيجاد الجيب العكسي:
$$\theta_c = \sin^{-1}(0.7634) \approx 49.8^\circ$$

---

مقارنة الألياف الضوئية (الجليد مقابل الزجاج):
لكي تعمل الألياف الضوئية بكفاءة عالية في نقل الضوء، يجب أن تحبس الضوء داخلها أكبر وقت ممكن عبر خاصية "الإنعكاس الكلي الداخلي". ولتوضيح أيُّهما أفضل (الجليد أم الزجاج)، نقارن بينهما وفق النقاط التالية:

1. الزاوية الحرجة للزجاج:

الزجاج المستخدم عادة في الألياف البصرية له معامل انكسار أكبر (يساوي تقريبا $1.54$)، وعند حساب زاويته الحرجة نجدها تساوي:
$$\theta_c (\text{للزجاج}) \approx 40.5^\circ$$

1. مقارنة الزوايا وتأثيرها على نقل الضوء:

• الزجاج ($\theta_c = 40.5^\circ$): زاويته الحرجة أصغر، مما يعني أن أي شعاع ضوئي يسقط بزاوية أكبر من $40.5^\circ$ سيحدث له انعكاس كلي داخلي يبقى داخل السلك. هذا يسمح بحبس ونقل كمية ضوء كبيرة جداً.
• الجليد ($\theta_c = 49.8^\circ$): زاويته الحرجة أكبر، مما يعني أن الأشعة التي تسقط بزوايا محصورة بين $40.5^\circ$ و $49.8^\circ$ لن تنعكس كلياً إلى الداخل، بل ستنفذ إلى الخارج وتُفقد.

 

1. النتيجة النهائية:

الزاوية الحرجة الكبيرة للجليد تعني أنه سيحدث انعكاس كلي داخلي لكمية أقل من الأشعة مقارنة بالزجاج؛ ولذلك لن يكون الجليد قادراً على نقل كمية ضوء أكبر بكفاءة، وستكون الألياف البصرية المصنوعة من الزجاج أفضل بكثير لحفظ ونقل الضوء حتى في المناطق الباردة.

 

 

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.

Answer 1

إجابة 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 ؟؟ = 49.8°
الزاوية الحرجة 49.8 وعند المقارنة فإن الزاوية الحرجة للزجاج الذي معامل انكساره 1.54 تساوي 40.5. والزاوية الحرجة الكبيرة تعني أنه سيحدث انعكاس كلي داخلي لكمية أقل من الأشعة في قلب الجليد مقارنة بتلك التي سيحدث عندها انعكاس كلي داخلي في قلب الزجاج: لذا فإنها لن تكون قادرة على نقل كمية ضوء أكبر. ومن ثم فإن الألياف البصرية المصنوعة من الزجاج ستعمل بشكل أفضل..