Glasfaser
Glasfasern sind dünne Glasfäden, die Informationen effizient übertragen. Erfahre, wie sie durch Totalreflexion funktionieren. Sie sind wichtig für schnelles Internet und ermöglichen die Datenübertragung mittels Laser. Interessiert? Mehr dazu im vollständigen Text!
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Lerntext zum Thema Glasfaser
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. $\pu{42^\circ}$.
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.
Zusammenfassung – Glasfasern
- Glasfasern sind dünne Glasröhrchen, die Lichtsignale sehr schnell und mit geringen Verlusten weiterleiten können.
- Glasfasern werden in Glasfaserkabeln zur Datenübertragung genutzt. Dafür werden die Daten in Lichtsignale in Form von Laserpulsen verschiedener Frequenzen umgewandelt.
- Glasfaserkabeln basieren auf dem Prinzip der Totalreflexion. So können die Laserpulse sehr schnell und mit nur geringen Verlusten über weite Strecken übertragen werden.
- Ohne Glasfasern und Glasfaserkabel wäre die schnelle und weltumspannende Datenübertragung, die für das Internet notwendig ist, praktisch nicht möglich.
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