光ファイバーとCCDにノーベル賞

光ファイバーとCCDにノーベル賞

2009年のノーベル物理学賞は、「光ファイバー」と「CCD」への貢献に対して贈られることが決まったそうです!

両方いっぺんに書くのは大変なので、書きやすい光ファイバーのことを書きます。

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光ファイバーとは・・・?

光ファイバーってよく聞くような気がしますが、どんなところに使われているのでしょう。目に見えるところではクリスマスツリーの飾りを思い出しますが、やはり何と言ってもインターネットなどのデータ通信でしょう!

公式発表の記事によりますと、地球上にはりめぐらされている光ファイバーを全部集めてつなげると、10億kmにもなるのだそうです!これは地球のまわりを25000回も巻くことのできる長さです!

しかも驚くことに、今でも1時間に数千kmの割合でどんどん設置され続けているのだとか!いったいこれ以上どこに・・・?という気もしますが、きっと誰かが必要としているのでしょう。

どういうしくみ?

光ファイバーは、単純に言いますと、

  1. 内側の細い芯(コア)
  2. それをつつむ材質(クラッド)
  3. カバー(被覆)

という3層構造です。といっても被覆は単なる「おおい」でしょうから、実質的には2層構造と言えるでしょう。

そのケーブルの端から光を入れると、光がコアの中を伝わって向こうまで届くというわけです。光の速さは秒速30万kmぐらいです(1秒で地球を7周半します!)から、あっという間にどこへでも光を届けることができます*1

でも、ケーブルは曲がる

瞬時に遠くまで光を届けることができますから、世界中をつなぐインターネットにも応用されているわけです。

ところが、世界中にケーブルをはりめぐらそうとすると(というか、そこまで大げさに考えなくても分かりますが)、ケーブルが曲がってしまうことに気づきますね!これではせっかく入れた光がもれてしまいます!

でも、光は反射する

ところが・・・ここでクラッドの出番です。コアとクラッドは違う材質でできているので、そのさかいめで光が反射します。普通は反射する光もあれば、もれていく光もあるのですが、コアとクラッドの相性によっては、もれる光をほぼゼロにできます。

これは別に難しい話ではなく、中学でも学ぶ「全反射」のことですよ。こちらなどに分かりやすい解説があります。

どんなふうに実用されているか?

ここまでに書いた光ファイバーの原理は、実は高校の物理で学ぶ内容です。ですから高3ぐらいの子ならば知っているでしょう。こちらの端から入れた光が、何秒後に向こうの端まで届くか・・・とかいう計算問題も解きますよ。

ところが、いざ実用となると・・・ちょっと調べてみましょう。

wikipedia:光ファイバー

や!やはり!実際には、構造・材質・伝達方法など、様々なことをもっと勉強しないといけないようですね!より調べたい方は上記wikipediaなどを手がかりに、もっと勉強してみてください。

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参考

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*1:コアの中ではもっと遅いです。材質によりますが、石英ガラス製ならば秒速20万kmぐらいになります。

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