A luz viaja por um buraco no meio? Se a fibra for de vidro sólido, como a luz se “espreme” através dela?
A fibra ótica não é oca; é um filamento sólido de vidro de alta pureza (sílica). O mecanismo que permite que a luz viaje através deste meio sólido sem ser “espremida” ou bloqueada é um princípio fundamental da óptica chamado Reflexão Interna Total (TIR).
1. A Estrutura Física
Uma fibra ótica consiste em três camadas sólidas principais:
- Núcleo: A parte mais interna feita de vidro extremamente puro com um índice de refração ligeiramente mais alto.
- Casca: Uma camada de vidro que envolve o núcleo com um índice de refração ligeiramente mais baixo.
- Revestimento: Uma camada protetora de polímero (como poliacrilato ou poliimida) para fornecer resistência mecânica.
Por exemplo, uma fibra padrão como a OFSCN® G.652D Optical Fiber tem um núcleo de 9µm e uma casca de 125µm, ambos de vidro sólido.
2. Como a Luz Viaja (A Física)
A luz não precisa de um “buraco” para viajar. Na verdade, a luz viaja através de muitos materiais transparentes sólidos ou líquidos (como água ou vidro).
Em uma fibra ótica, quando a luz entra no núcleo em um ângulo específico, ela atinge a fronteira entre o Núcleo e a Casca. Como a casca tem um índice de refração menor, a luz é refletida de volta para o núcleo em vez de passar pela casca. Este processo se repete milhares de vezes por metro, guiando a luz pela fibra mesmo que ela esteja dobrada.
3. Aplicação em Sensores
Como a fibra é sólida, podemos “escrever” estruturas microscópicas diretamente no núcleo de vidro usando lasers. Essas são chamadas de Fiber Bragg Gratings (FBG). Como o vidro é sólido, essas grades permanecem fixas no lugar e mudam seu comprimento de onda refletido com base em mudanças físicas como temperatura ou alongamento.
Você pode ver exemplos desses sensores de estado sólido aqui:
- OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / Fiber Bragg Grating Strings (Bare)
- OFSCN® 300℃ Small diameter optical fiber
Referência Visual
Abaixo está uma imagem de uma fibra ótica sólida padrão usada nessas tecnologias:
