Een simpel experiment illustreert perfect hoe glasvezelkabels werken

Alles wat nodig is, is een literfles prik, water en een laserpointer.
19 april 2016, 12:15pm

Glasvezelkabels maken wereldwijde communicatie mogelijk. Je vindt ze thuis, op werk, in ziekenhuizen en zelfs op de bodem van de oceaan. Maar weinig mensen vragen zich af hoe ze precies werken.

Nu visualiseert een korte video van de natuurkundefaculteit van de University of Utah echter perfect wat er gebeurt in zo'n kabel.

Volgens de omschrijving van de video, wilden professoren hun natuurkundestudenten laten zien hoe de kabels werken op een interessantere manier dan met een tekeningetje op het bord.

Om hun les te illustreren, vulden de professoren eerst een lege fles met water. Er werd een gat geprikt in de zijkant en een laser op dat gat geschenen, zodat de straal precies door het gaatje scheen. Als de fles gevuld was, stroomde er water uit het gaatje. De laserstraal, die eerst in een rechte lijn bewoog, reflecteert van het binnenste oppervlak van het straaltje af en wordt een gekromde lichtstraal binnen het water.

Dit fenomeen wordt veroorzaakt door iets wat interne reflectie heet, waardoor de laserstraal reflecteert op het raakvlak tussen lucht en water. Volgens YouTube's engineerguy (wiens uitgebreide uitleg van glasvezels ik ten zeerste aanraad), komt dit door "een verschil tussen de brekingsindex van het gidsmateriaal...en de buitenkant [lucht]."

Als licht een oppervlak raakt, kan het geabsorbeerd, gereflecteerd of gebroken worden door het materiaal. Maar als een lichtstraal een oppervlak raakt onder een grote hoek dan vindt er totale interne reflectie plaats, waarbij het licht gereflecteerd wordt. Precies dat gebeurt ook in het experiment hierboven.

Glasvezeloptiek gebruikt diezelfde regel om lichtsignalen over ongelofelijk lange afstanden te versturen. In plaats van in een straal water, wordt het licht in glas, een combinatie van glas en kunststof of simpelweg kunststof bevat. De vezels zijn dunner dan een menselijke haar, met diameters tussen de 750 en 2000 microns (een miljoenste van een meter).

Een kabel kan een paar honderd vezels bevatten, die elk informatie dragen. Als licht door de vezel reist, reflecteert het constant tegen de binnenkant van de vezel. Elektrische informatie wordt vertaald naar lichtpulsen, door de vezel gestuurd en dan weer terugvertaald aan de andere kant.

Er zijn een hoop voordelen aan het gebruik van glasvezelkabels boven koperen kabels. Niet alleen zijn ze goedkoper om te produceren, ze zijn ook efficiënter, effectiever, verbruiken minder stroom en zijn veel veiliger. En als je ooit iemand wil laten zien hoe ze werken, hoef je alleen een liter fris te drinken en een laserpen aan te schaffen.