良問の風 83 解説

解答欄

解説
全反射の光ファイバーの問題です。
一定の角度以下で光を入射すると、全反射により光が漏れずに遠くまで送れるというものです。
そのために内部のコアの部分は$Si{O}_2$の混合物等の屈折率の高いものが用いられます。
一方で、コアを覆っている部分(クラッド)は屈折率を低くする必要があるため、空気の入っている空洞が入れられていることがあります。
問題では直線であることが前提であるため$1\leqq n_1^2-n_2^2$であれば必ず全反射しますが、実際には光ファイバーは常に直線ではなく、少し折り曲げることもあるため、かなり余裕をみた設計が必要になります。