ВОЛОКОННАЯ  ОПТИКА  

      Волоконная  оптика, раздел оптики, в котором  рассматривается передача света  и изображения по световодам и  волноводам оптического диапазона, в частности, по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.

      Волоконная  оптика возникла в 50-х годах XX века.

      В волоконно-оптических деталях световые сигналы передаются с одной поверхности (торца световода) на другую (выходную) как совокупность элементов изображения, каждый из которых передается по своей световедущей жиле (рисунок 3).

      Рисунок 3

Поэлементная  передача изображения волоконной деталью

      1- изображение, поданное  на входной вогнутый  торец, 2 – светопроводящая  жила, 3 – изолирующая прослойка, 4 – мозаичное изображение, переданное на выходной торец 

      В волоконных деталях обычно  применяют  стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) окружена стеклом-оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи, падающие под соответствующими углами, претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются по световедущей жиле. Несмотря на множество таких отражений, потери в световодах обусловлены главным образом поглощением света в массе стекла жилы. При изготовлении световодов из особо чистых материалов удается снизить ослабление светового сигнала до нескольких десятков и даже единиц (дБ/км). Диаметр световедущих жил в деталях различных назначений лежит в области от нескольких микрон до нескольких см. Распространение света по световодам, диаметр которых велик по сравнению с длиной волны, происходит по законам геометрической оптики; по более тонким волокнам (порядка длины волны) распространяются лишь отдельные типы волн или их совокупности, что рассматривается в рамках волновой оптики.

      Для передачи изображения в волоконной оптике применяются жесткие многожильные световоды и жгуты с регулярной укладкой волокон. Качество передачи изображения  определяется диаметром световедущих жил, их общим числом и совершенством изготовления. Любые дефекты световодов портят изображение. Обычно разрешающая способность волоконных жгутов составляет 10-15 линий/мм, а в жестких многожильных световодах и спеченных из них деталях- до 100 линий/мм.

      Изображение на входной торец жгута проецируется с помощью объектива. Выходной торец рассматривается через окуляр. Для увеличения или уменьшения действительного изображения применяются фоконы – пучки волокон с плавно увеличивающимся или уменьшающимся диаметром. Они концентрируют на выходном узком торце световой поток, падающий на широкий торец. При этом на выходе возрастают освещенность и наклон лучей. Повышение концентрации световой энергии возможно до тех пор, пока числовая апертура конуса лучей на выходе не достигнет числовой апертуры световода (ее обычная величина 0,4-1). Это ограничивает соотношение входного и выходного радиусов фокона, которое фактически не превосходит пяти.

      Широкое распространение получили также  пластины, вырезанные поперек из плотно спеченных волокон. Они служат фронтальными стеклами кинескопов и переносят изображение на их внешнюю поверхность, что позволяет контактно его фотографировать. При этом до пленки доходит основная часть света, излучаемого люминофором, и освещенность на иней создается в десятки раз большая, чем при съемке фотоаппаратом с объективом.

      Световоды и другие волокно-оптические детали применяются в технике, медицине и во многих других отраслях научных  исследований. Жесткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15-50 мм применяются в медицинских приборах для освещения внутренних полостей носоглотки, желудка, бронхов и т.д. В таких приборах свет от электрической лампы собирается конденсором на входном торце световода ли жгута и по нему подается в освещаемую полость. Использование жгута с регулярной укладкой стеклянных волокон (гибкий эндоскоп) позволяет видеть изображение стенок внутренних полостей, диагностировать заболевания и с помощью гибких инструментов выполнять простейшие хирургические операции без вскрытия полости. Световоды с заданным переплетением применяют в скоростной киносъемке для регистрации треков заданных частиц, как преобразователи сканирования в фототелеграфии и телевизионной измерительной технике, как преобразователи кода и как шифровальные устройства. Созданы активные (лазерные) волокна, работающие как квантовые усилители и квантовые генераторы света, предназначенные для быстродействующих вычислительных машин и выполнения функций логических элементов, ячеек памяти и др. Особо прозрачные тонкие волоконные световоды с затуханием в несколько дБ/км применяются как кабели телефонной и телевизионной связи, как в пределах объекта (здание, корабль и т.д.), так и на расстоянии от него в десятки километров. Волоконная связь отличается помехозащищенностью, малым весом линий передачи, позволяет сэкономить дорогостоящую медь и обеспечивает развязку электрических цепей.

      Волоконные  детали изготовляются из особо чистых материалов. Из расплавов подходящих марок стекла вытягиваются световод и волокно. Предложен новый оптический материал – кристалловолокно, выращиваемое из расплава. Световодами в кристалловолокне являются нитевидные кристаллы, а прослойками – добавки, вводимые в расплав.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

      Изучая  историю электрического освещения я узнала много интересного об опытах Петрова В.В., Яблочкова, Лодыгина, Эдисона, как между ними происходили споры, чья лампочка лучше для освещения?

      Я узнала об электрической дуге, вольфрамовой нити, лампах дневного света, электронных лампах, о волоконной оптике.

      Но  еще я хотела бы побольше узнать о современных лампах. Я думаю, что буду работать над этой темой  в дальнейшем.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Александр Ивич. Приключения изобретений
2. Зубков Б.В., Чунаков С.В. Энциклопедический словарь юного техника
3. Ивановский М. Покоренный электрон. Издательство УК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1952
4. Ишков М.Н. От Махин до роботов
5. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики
6. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия
7. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике.