KWALIFIKACJA INF1 - STYCZEŃ 2014

PYTANIE NR 24.
Rysunek ilustruje rozchodzenie się promieni optycznych w światłowodzie
Ilustracja przedstawia schemat rozchodzenia się promieni optycznych w światłowodzie, co jest kluczowym zagadnieniem w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Włókno wielomodowe skokowe charakteryzuje się skokową zmianą współczynnika załamania na granicy rdzeń–płaszcz, dlatego promienie w rdzeniu biegną zwykle po odcinkach prostych i odbijają się pod różnymi kątami. To daje typowy "zygzakowaty" przebieg wielu torów promieni, odróżniający je od profilu gradientowego i od włókna jednomodowego.

Pełne wyjaśnienie:

W pytaniu trzeba rozpoznać dwie cechy światłowodu: (1) czy jest jednomodowy czy wielomodowy, oraz (2) czy ma profil współczynnika załamania skokowy czy gradientowy.

Odpowiedź "wielomodowym skokowym" jest właściwa, gdy na rysunku widać wiele promieni (wiele możliwych torów propagacji) poruszających się w rdzeniu i odbijających się na granicy rdzeń–płaszcz. W profilu skokowym współczynnik załamania zmienia się "skokowo" na granicy, dlatego promienie w przybliżeniu biegną po odcinkach prostych i ulegają odbiciom (klasyczny przebieg z "ząbkami"). Wielość kątów i torów oznacza, że światłowód dopuszcza wiele modów, czyli jest wielomodowy.

Dlaczego pozostałe opcje są błędne w takim rozpoznaniu?

  • "Jednomodowym skokowym" – włókno jednomodowe prowadzi zasadniczo jeden mod, więc na schematach nie pokazuje się wielu wyraźnie różnych torów promieni; typowe jest "pojedyncze" prowadzenie energii w rdzeniu (często przedstawiane bardziej jako fala niż wiele promieni).
  • "Wielomodowym gradientowym" – w profilu gradientowym współczynnik załamania zmienia się płynnie w rdzeniu, co powoduje zakrzywianie się torów promieni (promienie nie odbijają się ostro na granicy jak w profilu skokowym). Na typowych rysunkach widać raczej łagodne, wygięte trajektorie.
  • "Jednomodowym gradientowym" – łączy dwie cechy, które w rysunkach rozpoznawczych zwykle nie pasują do obrazu wielu torów promieni; ponadto nacisk na gradient wiąże się z charakterystycznym "wygięciem" torów, a jednomodowość nie przejawia się mnogością ścieżek.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw oceń, czy rysunek pokazuje wiele różnych torów (to sugeruje wielomodowość). Potem sprawdź kształt torów: ostre odbicia i odcinki proste sugerują profil skokowy, a łagodne krzywe – profil gradientowy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wielomodowy światłowód prowadzi jednocześnie wiele modów propagacji, czyli wiele możliwych "dróg" rozchodzenia się światła w rdzeniu. W praktyce oznacza to większą średnicę rdzenia i większą dyspersję modalną, co ogranicza zasięg i/lub pasmo w porównaniu do włókna jednomodowego.
Światłowód jednomodowy prowadzi zasadniczo jeden mod, dzięki czemu ma bardzo małą dyspersję modalną. Stosuje się go w dłuższych łączach i sieciach o dużych przepływnościach, gdzie istotne są małe straty jakości sygnału i możliwość pracy na większych odległościach.
Profil skokowy ma "nagłą" zmianę współczynnika załamania na granicy rdzeń–płaszcz, przez co promienie często rysuje się jako odcinki proste z odbiciami. Profil gradientowy ma płynną zmianę współczynnika w rdzeniu, co powoduje zakrzywianie torów promieni.
W światłowodzie gradientowym współczynnik załamania zmienia się stopniowo w rdzeniu. To sprawia, że światło jest ciągle "odchylane" w stronę obszaru o większym współczynniku załamania, więc zamiast ostrych odbić na granicy widzi się łagodne, zakrzywione trajektorie.
Najczęściej widać wiele torów promieni biegnących w rdzeniu pod różnymi kątami oraz przebieg z odcinków prostych i odbić na granicy rdzeń–płaszcz. Taki obraz wskazuje na wielomodowość (wiele torów) i profil skokowy (odbicia, "zygzak").
Dyspersja modalna jest związana z tym, że różne mody docierają w różnym czasie. W światłowodzie jednomodowym (w uproszczeniu) nie ma wielu modów, więc dyspersja modalna jest pomijalna. Pozostają natomiast inne zjawiska, np. dyspersja chromatyczna.
Światłowody wielomodowe spotyka się często w instalacjach wewnątrzbudynkowych i krótszych odcinkach (np. okablowanie strukturalne w obiektach), gdzie odległości są mniejsze. W takich zastosowaniach łatwiejsze sprzęganie światła może być zaletą, ale zasięg jest ograniczany przez dyspersję modalną.
Bo trzeba jednocześnie rozpoznać dwie cechy: jednomodowy/wielomodowy oraz skokowy/gradientowy. Częsty błąd to skupienie się tylko na jednym aspekcie (np. na samych "zygzakach") i pominięcie tego, czy rysunek sugeruje jeden tor czy wiele torów propagacji.
Najczęstsze pomyłki to: uznanie każdego zakrzywienia za "błąd rysunku", mylenie odbić na granicy z łagodnym zawracaniem w rdzeniu oraz przenoszenie skojarzeń z innymi tematami (np. "gradient" = "lepszy", więc wybór bez analizy). Warto zapamiętać: odbicia → skokowy, krzywe → gradientowy.
Przećwicz rozpoznawanie: SM vs MM (jeden tor vs wiele torów) oraz skokowy vs gradientowy (odbicia i odcinki proste vs krzywe). Ucz się na schematach i krótkich definicjach. Na egzaminie najpierw nazwij cechę, dopiero potem wybierz odpowiedź.
info

Około 42% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "To daje typowy "zygzakowaty" przebieg wielu torów promieni, odróżniający je od profilu gradientowego i od włókna jednomodowego."

Źródła:

  • Wikipedia: "Multimode optical fiber" – https://en.wikipedia.org/wiki/Multimode_optical_fiber (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: "Step-index fiber" – https://en.wikipedia.org/wiki/Step-index_fiber (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: "Graded-index fiber" – https://en.wikipedia.org/wiki/Graded-index_fiber (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty do podstaw transmisji światłowodowej (modowość, dyspersja)
  • Materiały producentów okablowania światłowodowego: porównanie SM/MM oraz step-index/graded-index
  • Notatki z lekcji/pracowni dotyczące torów optycznych i budowy włókien

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego