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Glasfaser

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Team Realfilm
Glasfaser
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Grundlagen zum Thema Glasfaser

Inhalt

Glasfasern

Glasfasern sind, wie der Name vermuten lässt, sehr dünne Fasern aus Glas. Sie können dazu verwendet werden, um Informationen sehr effizient von einem Ort zum anderen zu übertragen. Zu großen Kabeln verbunden werden sie als Glasfaserkabel bezeichnet. Verwendung finden Glasfaserkabel aufgrund ihrer vielen Vorteile unter anderem in der Datenübermittlung des Internets.

Wie funktioniert ein Glasfaserkabel?

Die Funktionsweise von Glasfaserkabeln ist im Grunde recht schnell erklärt. Glasfasern machen sich wie alle Lichtleiter den Effekt der Totalreflexion zunutze. Diese tritt auf, wenn das Licht unter einem größeren Winkel als dem Grenzwinkel auf eine Grenzfläche trifft. Um eine Totalreflexion erhalten zu können, ist es notwendig, dass das Medium, das die Glasfaser umgibt, einen geringeren Brechungsindex hat als die Glasfaser selbst. Bei der Umgebung muss es sich somit um das optisch dünnere und bei der Glasfaser um das optisch dichtere Medium handeln. Treffen die beschriebenen Bedingungen zu, so wird das Licht nicht mehr zu einem Teil gebrochen, sondern (nahezu) vollständig reflektiert. Es findet Totalreflexion statt. Dieses Phänomen kann mithilfe des Brechungsgesetzes beschrieben werden. Da der Grenzwinkel von dem Verhältnis der Brechungsindizes abhängt, ist er im Allgemeinen abhängig von den verwendeten Materialien. Für Glasfasern in Luft liegt der Grenzwinkel bei ca. $\pu{42^\circ}$.

Totalreflexion in Glasfaser

Datenübertragung durch Glasfasern

Wie bereits erwähnt werden Glasfasern häufig in der Infrastruktur des Internets eingesetzt, da sie Informationen sehr schnell zu verschiedenen Orten übertragen können. Die Informationen werden in den Glasfaserkabeln mithilfe von sehr schnell blinkenden Lasern übertragen. Die Laserpulse können dann auf der anderen Seite der Glasfaser wieder ausgelesen werden. Ähnlich verhält es sich, wenn dir jemand nachts mithilfe einer Taschenlampe Signale gibt. Doch obwohl Glasfasern sehr wenig Licht verlieren, können aufgrund der Absorption des Lichts innerhalb der Faser Informationen lediglich über eine Reichweite von $500$ bis $\pu{2 000 m}$ übertragen werden. Um längere Strecken überbrücken zu können, ist es dementsprechend notwendig, in diesen Abständen sogenannte Repeater (Verstärker) einzubauen, die das Signal empfangen, verstärken und weiterleiten.

Glasfasern – Zusammenfassung

In diesem Video hast du durch eine einfache Erklärung gelernt, was ein Glasfaserkabel ist und welche Bedeutung es für unser aller Leben hat. Des Weiteren wurden dir die physikalischen Eigenschaften veranschaulicht, sodass du kleine Aufgaben zum Thema Glasfaserkabel lösen kannst.

Transkript Glasfaser

Dank ihnen dauert es nur Bruchteile von Sekunden Informationen um den gesamten Globus zu schicken. Sie können mehr als 32.000 Telefonanrufe auf einmal verarbeiten und führen uns in eine strahlende Zukunft. Glasfaserkabel nutzen Licht, um Informationen rund um die Welt zu tragen. Aber wie funktionieren sie? Mit einem Laser werden elektrische Informationen von Computern oder Telefonen in eine Reihe von Lichtimpulsen umgewandelt, die mit einer so hohen Geschwindigkeit blinken, dass sie uns nur als durchgängiger Lichtstrahl erscheinen. Dieser Lichtstrahl bewegt sich durch feste Glasfasern, die man allgemein Lichtleiter nennt. Da sich das Licht durch das Glas bewegen muss, wird seine Geschwindigkeit leicht abgebremst, aber es braucht noch immer nur Bruchteile von Sekunden, um sein Ziel zu erreichen. Das tut es mittels eines Phänomens namens Totalreflexion. Wenn ein Lichtstrahl in einen Glasblock eintritt, verlässt er ihn auf der anderen Seite wieder, solange der Winkel gegen das Einfallslot weniger als 42 Grad beträgt. Wird der Strahl innerhalb des Blocks aber auf einen Winkel größer als 42 Grad eingestellt, den man den Grenzwinkel der Totalreflexion nennt, wird das Licht vollständig zurück ins Glas reflektiert. Wenn man statt eines Glasblocks eine Röhre verwendet, bleibt das Licht im Glas eingeschlossen, solange es die Innenseite der Röhre stets in einem Winkel größer als der Grenzwinkel trifft. Auch wenn ein Teil des Lichts entkommen mag und sich das Signal dadurch abschwächt, bleiben die Lichtimpulse intakt, was bedeutet, dass nur sehr wenige Informationen verloren gehen. Aus diesem Grund sind Lichtleiter ungemein effizient und außerdem auch unheimlich dünn. Ein Glasfaserkabel kann über 100 Lichtleiter enthalten, jeder davon ungefähr so dünn wie ein menschliches Haar. Und jeder Lichtleiter kann mehrere Signale gleichzeitig übertragen, indem er unterschiedliche Wellenlängen verwendet, weswegen schon wenige Lichtleiter mehr Informationen übermitteln können als ein komplettes Kupferkabel.

1 Kommentar

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  1. Sehr gut !!

    Von JMcrafter M., vor fast 3 Jahren
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