KWALIFIKACJA INF1 - CZERWIEC 2014 (test 2)

PYTANIE NR 26.
Które urządzenie wytwarza światło spójne, monochromatyczne?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Światło spójne i (zwykle) monochromatyczne jest charakterystyczne dla emisji laserowej.
Lasery (w tym lasery światłowodowe) są źródłami o dużej spójności, dzięki czemu nadają się do transmisji optycznej. Fotodiody PIN i fotodiody półprzewodnikowe pełnią rolę detektorów, a diody elektroluminescencyjne emitują światło niespójne.

Pełne wyjaśnienie:

Światło spójne (koherentne) ma uporządkowaną relację fazową, a światło monochromatyczne ma bardzo wąskie widmo (w przybliżeniu "jedną długość fali"). Takie własności są typowe dla laserów, ponieważ w laserze zachodzi wzmocnienie promieniowania i emisja wymuszona w rezonatorze, co sprzyja spójności i zawężeniu widma.

Odpowiedź "Lasery światłowodowe." wskazuje urządzenie będące laserem (źródłem promieniowania), więc spełnia kryterium wytwarzania światła spójnego i monochromatycznego.

Dlaczego pozostałe propozycje są niepoprawne:

  • "Fotodiody PIN." – fotodioda jest elementem odbiorczym. Zamienia padające światło na prąd elektryczny, ale nie jest źródłem światła, więc nie "wytwarza" światła spójnego.
  • "Fotodiody półprzewodnikowe." – to ogólna kategoria detektorów optycznych (również odbiorników). Podobnie jak PIN, ich rola to detekcja, a nie emisja.
  • "Diody elektroluminescencyjne." – LED emitują światło, ale typowo jest ono niespójne i o szerszym widmie niż laser. Dlatego LED nie spełnia wymagania spójności, choć bywa używany jako źródło w prostszych zastosowaniach.

W praktyce telekomunikacji światłowodowej kluczowe jest rozróżnienie: nadajnik optyczny zawiera źródło (laser/LED), a odbiornik optyczny zawiera fotodiodę. Na egzaminie warto zapamiętać, że "spójne i monochromatyczne" najczęściej prowadzi do odpowiedzi z rodziny laser, a fotodiody są po stronie odbioru.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):

Światło spójne (koherentne) ma uporządkowaną zależność fazy w czasie i przestrzeni.

Daje to stabilną falę optyczną, co ułatwia uzyskanie wąskiego widma i wysokiej jakości emisji. W telekomunikacji pomaga to w efektywnej transmisji na duże odległości i w ograniczaniu zniekształceń.

Najczęściej źródłem są lasery (np. diody laserowe, lasery światłowodowe) oraz w prostszych rozwiązaniach LED.

Źródło należy odróżnić od detektora: fotodiody (np. PIN) nie świecą, tylko zamieniają światło na sygnał elektryczny w odbiorniku.

Laser dzięki emisji wymuszonej i warunkom rezonansu wytwarza promieniowanie o wąskim zakresie długości fali.

LED emituje światło z rekombinacji w półprzewodniku, zwykle z dużo szerszym widmem i bez spójności fazowej, dlatego nie jest typowym źródłem monochromatycznym.

Nie. Fotodioda PIN jest detektorem, czyli elementem odbiorczym.

Jej zadaniem jest zamiana mocy optycznej na prąd/napęcie w odbiorniku światłowodowym. W pytaniach egzaminacyjnych fotodioda zwykle wskazuje "odbiór", a laser/LED "nadawanie".

Sformułowania typu "wytwarza światło", "emituje promieniowanie", "spójne" i "monochromatyczne" najczęściej kierują na laser.

Jeśli pojawia się "detekcja", "odbiornik", "zamiana światła na prąd", to wskazuje na fotodiodę. Kluczem jest funkcja elementu w torze.

Najczęstszy błąd to mylenie elementów nadajnika i odbiornika: wybór fotodiody jako "urządzenia świecącego".

Drugi błąd to utożsamienie każdej "diody" z laserem. Warto pamiętać: LED świeci, ale niespójnie; fotodioda nie świeci; laser świeci spójnie i wąskopasmowo.

LED może być używany w prostszych, krótszych łączach lub tam, gdzie nie są wymagane bardzo duże odległości i wysoka jakość widmowa.

Laser wybiera się, gdy potrzebna jest większa moc, lepsza kierunkowość i węższe widmo. Dobór zależy od wymagań transmisji i użytych urządzeń.

Monochromatyczne oznacza, że źródło emituje światło o bardzo wąskim zakresie długości fali (wąskie widmo).

W praktyce żadna emisja nie jest idealnie "jednofalowa", ale lasery mają znacznie węższe widmo niż LED, co jest istotne w telekomunikacji i pomiarach.

Najczęściej robi to fotodioda (np. PIN lub lawinowa), czyli półprzewodnikowy detektor światła.

Jej zadaniem jest detekcja mocy optycznej i konwersja na prąd, który dalej jest wzmacniany i przetwarzany. To przeciwna funkcja niż w nadajniku, gdzie jest laser/LED.

Ułóż sobie schemat: nadajnik (laser/LED) → światłowódodbiornik (fotodioda).

Do każdego elementu dopisz funkcję i 2–3 cechy (np. laser: spójność, wąskie widmo). Rozwiązuj testy, w których trzeba odróżnić emisję od detekcji.

info

Statystycznie 79% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnio łatwe

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że fotodiody PIN i fotodiody półprzewodnikowe pełnią rolę detektorów, a diody elektroluminescencyjne emitują światło niespójne.

Źródła:

  • Encyclopaedia Britannica: "Laser" (opis cech światła laserowego: spójność i wąskie widmo) https://www.britannica.com/technology/laser - dostęp 2026-03-02
  • Encyclopaedia Britannica: "Photodiode" (fotodioda jako detektor światła) https://www.britannica.com/technology/photodiode - dostęp 2026-03-02
  • RP Photonics Encyclopedia: "Laser" (koherencja i monochromatyczność promieniowania laserowego) https://www.rp-photonics.com/laser.html - dostęp 2026-03-02

Materiały:

  • Podręczniki/opracowania do podstaw optoelektroniki i telekomunikacji światłowodowej
  • Notatki z budowy toru optycznego: nadajnik (źródło), medium (światłowód), odbiornik (fotodioda)
  • Karty katalogowe: porównanie LED, diody laserowej i fotodiod (opis działania i zastosowań)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego