סיב אופטי מאפשר להעביר דרכו קרינת אור מקצה אחד שלו לקצהו השני.
סיבים ניתן ליצור מחומרים שונים, אם כי זכוכית היא החומר הנפוץ ביותר.


תמונה באדיבות ויקיפדיה.

השימוש הנרחב ביותר כיום בסיבים הינו להעברת אור בעל אורך גל של 1.55 מיקרון (אור לא נראה, בתחום התת-אדום) עבור תקשורת נתונים (רשתות מחשבים, טלפוניה ומדיה נראית), צילום מקומות בעלי נגישות נמוכה (אנדוסקופיה ברפואה למשל), שימוש כחלק ממערכות לייזר ועוד.

לגבי העברת מידע – שיטה זו מהירה יותר, בטוחה יותר (מבחינת אבטחת מידע) ויעילה יותר מהעברת מידע באמצעות אותות חשמליים על כבלים מוליכים. דרך אגב, יש להניח כי שורות אלו עשו את דרכן אל המסך בו את קוראת אותן כרגע, לפחות את חלק מדרכן, בסיבים אופטיים.

העיקרון בו נעשה שימוש נקרא החזרה פנימית מלאה (total internal reflection ).
כאשר אור המגיע מתווך אחד אל הגבול עם תווך אחר, אם הזווית בה יפגע תהא גדולה מזווית קריטית מסוימת (התלויה במקדמי השבירה של שני החומרים, ומוסברת על-ידי חוק סנל), האור יוחזר במלואו. אנו נתקלים בתופעה בחיי היום-יום - בדומה להשתקפות אשר ניתן לראות על חלונות ראווה אם מסתכלים עליהם בזווית שטוחה דייה.

משמאל קונוס האור (מגדיר זווית הכניסה המקסימאלית לסיב). תמונה נלקחה מויקיפדיה.

החזרה פנימית מלאה משמעה כי אור נלכד בתווך. אם אור מוכנס לקצהו של סיב, הוא "נלכד" בסיב כיוון שמוחזר הוא מדופנותיו עקב הבדלים במקדמי השבירה בין התווך בו האור נע לתווך העוטף אותו. הדבר יקרה גם כאשר הסיב מכופף (עד גבול כיפוף מסוים). כאשר האור מגיע לקצה השני, הוא יכול לצאת מהסיב כי אינו פוגע בזוית שטוחה בקצה הסיב.


תמונה באדיבות ויקיפדיה.

לסיום, שתי דוגמאות נפוצות לאי דיוקים בנושא סיבים אופטיים:
- יש אתרים המציינים כי סיבים אופטיים עשויים מזכוכית: אין הדבר תמיד נכון, יש למשל גם סיבי פלסטיק.
- אתרים רבים מציינים כי האור עובר בזכוכית בסיבים. הדבר נכון לרוב; כיום קיימים סיבים אופטיים אשר מרכזם חלול לכל אורך הסיב, והינו ריק או ממולא בגז, והאור נע דווקא דרכו ולא דרך הזכוכית אשר מהווה מעטפת.

מאת: ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.


 

2 תגובות

  • יגאל חפץ

    סיבים אופטיים מאפיינים ותכונות

    האם כל סיב אופטי-כאשר נעשים בו מדידות משנה בהכרח את תכונותיו? ואו לא ניתן במדידות בסיבים אופטיים לבצע מידוד אלקטרוני-מדוייק שכן כל התערבות גם של מכשיר מדידה בעל התנגדות אינסופית כמעט, משנה את תכונותיו של הסיב האופטי-לא חשוב ממה הוא עשוי?

  • מתן לב

    מעבר אור דרך חלל הסיב

    שלום וברכה,
    מהנאמר בסוף הקטע על סיב האופטי הובן לי כי ישנם סיבים אשר בחלל הליבה שלהם האור מועבר בתווך של אוויר או גז.
    שאלתי, אם כל עקרון הסיב בנוי על החזרה פנימית מלאה, הנובעת מחוק סנל, איך יתכן שהאור יוחזר החזרה מלאה אם הוא מגיע מאוויר שמקדם השבירה שלו אחד, הרי כל עקרון ההחזרה בנוי על כך שהאור מועבר ממקדם שבירה גבוה לנמוך, האם יש מקדם שבירה יותר נמוך מאוויר? איך אם כן האור מועבר ולא נשבר?
    תודה מראש
    מתן