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Telefonieren mit Licht

Leuchtsignale im Kabel

Ohne Licht gäbe es kein Leben. Aber wusstet ihr auch, dass wir mit Licht telefonieren oder E-Mails verschicken? Lichtsignale tragen unsere Botschaften durchs Kabelnetz.

Ein Telefonkabel kennt jeder. Aber hast du dir schon einmal überlegt, wie durch so ein Kabel Informationen bis ans andere Ende der Welt gelangen – wie wir damit telefonieren, E-Mails verschicken oder sogar Bilder und Filme? Moderne Telefonkabel bestehen aus vielen hundert haarfeinen, durchsichtigen Glasfasern, sogenannten Lichtleitern, die Lichtimpulse übertragen. In diesen Impulsen stecken Informationen, die man wie eine Geheimsprache entschlüsseln kann.

Beispiel: Du willst einem Freund eine Zeichnung schicken. Dazu muss sie dein Computer zuerst in seine Sprache übersetzen. Das nennt man digitalisieren. Dazu legst du die Zeichnung auf einen Scanner. Der unterteilt die Zeichnung in ganz viele winzige Felder. Liegt ein Strich der Zeichnung auf einem solchen Feld, merkt sich der Computer eine Eins, für jede weiße Fläche eine Null. So entsteht ein langer Code aus Nullen und Einsen.

Mit Licht Botschaften schicken

Dieser Code lässt sich mit Licht verschicken – über Glasfaserkabel. Am Ende jeder Glasfaser sitzt eine Leucht- oder Laserdiode, die Lichtsignale sendet. Bei einer Eins leuchtet sie, bei einer Null bleibt sie dunkel. Diese Lichtimpulse wandern durchs Glasfaserkabel zu einem Gerät auf der anderen Seite. Der Empfänger übersetzt die Lichtsignale wieder in den Code aus Nullen und Einsen und gibt alles an den Computer weiter. Weil der diese Sprache versteht, kann er sie zurückübersetzen und die Zeichnung exakt darstellen. Einen Moment später erscheint sie auf dem Bildschirm deines Freundes – egal ob er eine Straße weiter wohnt, in einer anderen Stadt oder einem weit entfernten Land.

Wie funktioniert das?

Dass das so fix geht, liegt an der unfassbar hohen Geschwindigkeit des Lichts. Im luftleeren Raum rast es in einer Sekunde siebeneinhalbmal um die Erde, 300 000 Kilometer weit. Lichtgeschwindigkeit nennt man das. In einem Glasfaserkabel kommt das Licht langsamer voran, ist aber mit 210 000 Kilometern pro Sekunde immer noch extrem schnell. Das hängt mit dem Material zusammen: Glasfasern bestehen aus besonders durchsichtigem, hochreinem Glas, das wenig Licht schluckt. Nach rund 30 Kilometern muss das Signal allerdings verstärkt werden.

Wie telefoniert man mit Licht?

Wenn wir sprechen, bringen wir Luft zum Schwingen. Es entstehen Schallwellen. Ein Mikrofon wandelt diese Schallwellen in elektrische Wellen um. Und die lassen sich ebenfalls digitalisieren. Das funktioniert wie bei der Zeichnung, nur mit einem anderen Gerät. Am Ende der Leitung werden sie wieder in elektrische Signale und Schallwellen umgewandelt. Davon bekommen wir nichts mit. Wir hören nur die vertraute Stimme am Hörer. Oder auch Musik: Hochwertige CD- oder DVD-Player senden ihre Tonsignale über Lichtwellenleiter zum Verstärker, der sie wieder in elektrische Wellen umwandelt, die ein Lautsprecher hörbar macht.

Übrigens werden Lichtwellenleiter nicht nur zum Übertragen von Daten und Sprache verwendet. Ärzte nutzen Lichtleiter zum Beispiel wegen ihrer geringen Größe, um Bilder vom Inneren des Körpers zu machen oder zum Operieren. So müssen sie ihren Patienten nicht unnötig den Bauch aufschneiden.


Experiment: Licht ausgießen

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Warum funktioniert das?

Wasser leitet das Licht. Im Prinzip geschieht mit den Lichtstrahlen aus der Taschenlampe im Wasserstrahl das Gleiche wie in einem Glasfaserkabel: An den Wänden des Wasserstrahls reflektieren die eintreffenden Lichtwellen und wandern immer weiter vorwärts. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, wie der Wasserstrahl seine Form behält. Die Lichtleitung funktioniert sogar dann noch, wenn das Wasser einen Bogen macht. Wo der Wasserstrahl auf dem Waschbecken auftrifft, wird das Licht als heller Fleck sichtbar.


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