Um problema com o uso de fibras ópticas em comunicações é que um raio luminoso que passe diretamente pelo centro da fibra levará menos tempo para ir de uma extremidade à outra do que um raio que faça um caminho mais longo, em ziguezague. Assim, raios luminosos que iniciem juntos, mas que se propaguem em direções ligeiramente diferentes, atingirão a extremidade da fibra em instantes diferentes. Este problema pode ser resolvido fazendo-se o índice de refração do vidro variar gradativamente de um valor mais alto, no centro da fibra, para um valor menor próximo às bordas. Explique como isto reduz a diferença os tempos de propagação.

Passo 1

Fala galerinha. Tudo beleza? Espero que sim.

Nessa questão temos algo relacionado as fibras ópticas em que é falado que o índice de refração do vidro varia de um valor mais alto no centro pra um valor mais baixo nas bordas. A pergunta é como isso diminui o tempo de propagação da luz na fibra.

Índice de refração é a medida do quanto a velocidade da luz é maior em relação a um certo material. Então quanto maior, menor é a velocidade da luz nesse material.

Passo 2

Vamos pensar primeiro no índice de refração e o que ele faz com a luz. Se o índice de refração é maior no centro, a luz é mais devagar nessa parte central e assim vai sofrer mais desvio, porque a luz sempre quer percorrer o caminho que gasta menos tempo. Já nas bordas, o índice é menor, então a luz terá maior velocidade na borda que no centro, sofrendo menos desvio na borda que no centro.

Entendido isso, temos uma característica nas fibras ópticas que é chamado de reflexão total. Isso quer dizer que a luz que chega na borda é totalmente refletida, indo pra frente.

Juntando com o que acabamos de pensar, temos que ela chega na borda e é refletida, mas esse desvio vai aumentando até chegar no centro. Assim o raio de luz vai ir mais pra frente pelo aumento do desvio, diminuindo assim o tempo.

Resposta

Esse aumento do índice de refração causa um aumento do desvio da borda para o centro, fazendo o raio de luz ir mais pra frente por conta desse desvio.

Mais uma feita. Bora pra mais uma?

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