Ứng dụng quang học vào thực tế cuộc sống

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 gắn bó mật thiết với sự phát triển của mạng Internet. Mạng Internet giúp mọi người trên thế giới có thể giao tiếp, trao đổi, học tập, mua sắm, giải trí dễ dàng và nhanh chóng. Cùng với sự phát triển của các dịch vụ trên Internet, tốc độ hay băng thông kết nối Internet ngày càng cao, vượt qua khả năng mà công nghệ cáp đồng có thể đáp ứng. Chính vì vậy, công nghệ cáp quang ra đời. Cáp quang là tổ hợp các sợi quang mà mỗi sợi gồm hai phần chính: Phần lõi trong suốt bằng thuỷ tinh siêu sạch có chiết suất n1. Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thuỷ tinh có chiết suất n2. Quá trình truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần. Hiện tượng này xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi dọc theo sợi quang. Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tăng độ bền cơ học của cáp quang. Trong lĩnh vực y học, cáp quang còn được sử dụng để nội soi. Các sợi quang này cho phép người dùng nhìn thấy các thành phần bên trong thông qua các lỗ nhỏ trong cơ thể. Trong quân sự và hàng không vũ trụ, cáp quang là giải pháp lý tưởng cho việc truyền tải dữ liệu an toàn và bảo mật. 

Nguồn ảnh: Terahertz Technologies

Dựa vào bài đọc trên để trả lời các câu hỏi bên dưới:

Câu 1: Việc dùng dây cáp quang để truyền tín hiệu trong thông tin và trong nội soi y học là ứng dụng của hiện tượng

Câu 2: Sợi quang gồm hai phần chính. Phần lõi trong suốt bằng thuỷ tinh siêu sạch có chiết suất n₁. Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thuỷ tinh có chiết suất n₂. Khi so sánh chiết suất của chất làm lõi và vỏ bọc, kết luận đúng là

Câu 3: Một sợi quang hình trụ gồm phần lõi có chiết suất n=1,54 và phần vỏ bọc có chiết suất n₀=1,41. Trong không khí, một tia sáng tới mặt trước của sợi quang tại điểm O (O nằm trên trục của sợi quang) với góc tới α rồi khúc xạ vào phần lõi (như hình vẽ). Để tia sáng chỉ truyền đi trong phần lõi thì giá trị lớn nhất của α gần nhất với giá trị