纤芯的直径对光的传导影响很大,光纤通信的关键技术就是能够传导光信号的光纤。
光在透明材质中传导似乎听起来很简单,但实际上光的传导方式是非常复杂的,不同材质的 光纤其透光率和折射率也不同,纤芯的直径等因素也会影响光的传导。
我们在初中都学过光的折射和反射,光纤其实就是一根圆柱形的玻璃,光可以穿过它产生折射和反射,折射部分会损耗掉,而全反射部分的光线就可以传输到光纤的另一端。
因为光源在所有方向上都会发光,因此会有各种角度的光线进入纤芯,但入射角度太大的光线会在纤芯和包层(纤芯外沿部分)的边界上折射出去,只有入射角较小的光线会被包层全反射,从而在纤芯中前进。
但是也不是所有的全反射光线都能在光纤中传导,因为光也是一种波,是波就会有损耗,当光线在纤芯和包层的边界上反射时, 会由于反射角产生相位变化。
当朝反射面前进的光线和被反射回来的光线交会时,如果两条光线的相位不一致,就会彼此发生干涉抵消,只有那些 相位一致的光线才会继续在光纤中传导。
光和水的波纹一样,波纹中心会产生各种相位的波,相位不同的波会相互干涉。
如果周围没有障碍物,水面上的波纹会一直呈同心圆状扩散出去,但如果遇到两侧的墙壁,波纹就会被反射回来。
这时,向墙壁前进的波和从墙壁反射回来的波就会相互叠加,其中相位相同的波相互加强,相位不同的波相互抵消。
光纤中的情况也是一样的,只不过和水波不同的是,光在被纤芯和包层的边界反射时,相位会发生变化。
这个变化的量随光在反射面的反射角度不同而不同,大多数角度下,都会因为相位不同而被干涉抵消。
不过, 有几个特定的角度下,向反射面前进的光和反射回来的光的相位是一致的, 只有以这些角度反射的光才能继续向前传导。
进入光纤的光线有各种角度,但其中,只有少数按照特定角度入射以保持相位一致的光线才 会继续传导。
所以说纤芯的直径对光的传导影响很大,因为直径的大小决定了光线的入射角度。