الألياف الضوئية

منذ التاريخ قبل الميلادي اختلف الفلاسفة حول طبيعة ضوء, أرسطو فسر الضوء بأنه اضطراب أو اهتزاز لمكونات الهواء ( طبيعة موجية) , بينما افترض ديموقريطوس بأن كل شئ في الكون-بما فيها الضوء- مكوّن من جسيمات متناهية الصغر غير قابلة للتجزئة, و أسماها الذرات "atoms" و من هنا جاءت تسمية الذرات(طبيعة جسيمية) . إلا أن هذا الجدال كان فلسفياً غير مبني على أي دليل علمي .
اتّخذ الأمر منحى علمي عندما بدأ الحسن بن الهيثم بدراسة الضوء و انكساره و انعكاسه و علم العدسات, و كان افتراضه بأن الضوء هو عبارة عن حزم من الأشعة المكونة من جسيمات, أي أنه كان من أهل النظرية الجسيمية للضوء, بعد ذلك بعدة قرون قام نيوتن أيضاً بافتراض أن الضوء يتكون من جسيمات صغيرة جداً في فرضيته المعروفة " corpuscular hypothesis" و جادل نيوتن بأن هذه النظرية تستطيع أن تفسر انعكاس الضوء بناءا على افتراضه بأن الضوء جسيمات تسير في خطوط مستقيمة, كما فسر الانكسار بأن تسارع هذه الجسيمات يتغير عندما تنتقل من وسط إلى وسط مختلف الكثافة .
في الجهة المقابلة, كان كلاً من Hooke و Huygens بافتراض الطبيعة الموجية للضوء, و لكن هذه المرة بالاستناد إلى الرياضيات, و قالوا بأنه إذا كانت سرعة الضوء تتغير من وسط لآخر, فمن السهل تفسير انعكاس الضوء بأنه تغير في تذبذب موجة الضوء تبعاً لطبيعة الوسط الذي تسير فيه. تدعّم النظرية الموجية بالضوء بعد ذلك بواحدة من أهم التجارب في التاريخ البشري رغم بساطتها, ألا و هي تجربة الشق المزدوج التي أجراها ثوماس ينج, إذا بيّنت بما لا يدع مجالا للشك أن الضوء موجة, حيث انه يحصل تداخل للضوء عندما يمر في شقين متجاورين تحت ظروف معينة, و لا يمكن تفسير هذا التداخل إلا بافتراض أن الضوء موجة.
مر وقت طويل, و في كل يوم كانت النظرية الموجية تزداد قوة و انتشاراً بينما يخفت بريق النظرية الجسيمية, و كانت آخر الضربات التي وُجّهت للنظرية الجسيمية هي نظرية ماكسويل في الكهرومغناطيسية, حيث استطاع ماكسويل أن يوحد الكهربية و المغناطيسية في نظريته النظرية الكهرومغناطيسية, و استطاع أن يثبت وفق معادلات تعتبر من أهم ما خطّت أيدي البشر, و سواءاً كنت تدري أو لا تدري, فحياتك تعتمد بشكل كبير جدا على هذه النظرية, و لولاها لما كنت تقرأ ما هو مكتوب أمامك الآن أن الضوء ما هو إلا أحد أشكال الأمواج الكهرومغناطيسية .
كانت نظرية ماكسويل, أو كادت أن تكون الضربة القاضية للنظرية الجسيمية , لولا وجود بعض التجارب التي لا نستطيع تفسيرها باعتبار أن الضوء موجة, كالظاهرة الكهروضوئية "عند تسليط شعاع ضوئية على صفيحة معدنية, فإن بعض الإلكترونات ستتحرر من هذه الصفيحة تحت لم ظروف معينة" , من المثير للدهشة, أن هذه الظاهرة تم اكتشافها على يد العالم هيرتز بينما كان يحاول بالتجارب إثبات صحة نظرية ماكسويل الموجية


كلما تحدث الناس عن أنظمة التلفون أو التلفزيون التي تعمل بالكوابل أو شبكات الانترنت اقترن الحديث دوما بذكر الألياف الضوئية فما هي الألياف الضوئية؟
الألياف الضوئية هي عبارة عن جدائل طويلة من زجاج على درجة عالية من النقاء يصل رفعها إلى حد أن تماثل شعرة الإنسان. تصطف هذه الجدائل معا في حزمة تسمى الحبل الضوئي (optical cable). إذا نظرت عن قرب لأحد هذه الألياف الضوئية ستجد انه يتكون من :
1- Core و هو قلب من الزجاج الفائق النقاء يمثل المسار الذي ينتقل من خلاله الضوء.
2-cladding و هو المادة الخارجية التي تحيط بالقلب الزجاجي و هي مصنوعة من زجاج يختلف معامل انكساره عن معامل انكسار الزجاج الذي يصنع منه القلب و يعكس الضوء باستمرار ليظل في داخل القلب الزجاجي.
3-Buffer coating و هو غلاف بلاستيكي يحمي القلب من الضرر.
مئات أو ربما الآلاف من هذه الألياف الضوئية تصطف معا في حزمة لتكون الحبل الضوئي الذي يحمى بغطاء خارجي يسمى جاكيت.

مميزات الألياف الضوئية:
1- أكثر قدرة على حمل المعلومات لان الألياف الضوئية ارفع من الأسلاك العادية فانه يمكن وضع عدد كبير منها داخل الحزمة الواحدة مما يزيد عدد خطوط الهاتف أو عدد قنوات البث التلفزيوني في حبل واحد.
2- اقل حجما حيث أن نصف قطرها اقل من نصف قطر الأسلاك النحاسية التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره 7.62سم بآخر من الألياف الضوئية قطره لا يتجاوز0.635سم و هذا يمثل أهمية خاصة عند مد الأسلاك تحت الأرض.

4- فقد اقل للإشارات المرسلة
5- عدم إمكانية تداخل الإشارات المرسلة من خلال الألياف المتجاورة في الحبل الواحد مما يضمن وضوح الإشارة المرسلة سواء أكانت محادثة تلفونية أو بث تلفزيوني.

شكرا للمعلومة........................... ....................