Leuchtsignale im Kabel

Ein Telefonkabel kennt jeder. Aberhast du dir schon einmal überlegt,wie durch so ein Kabel Informationenbis ans andere Ende derWelt gelangen – wie wir damittelefonieren, E-Mails verschickenoder sogar Bilder und Filme? ModerneTelefonkabel bestehen ausvielen hundert haarfeinen, durchsichtigenGlasfasern, sogenanntenLichtleitern, die Lichtimpulse übertragen.In diesen Impulsen stecken Informationen, die man wieeine Geheimsprache entschlüsselnkann.

Beispiel: Du willst einemFreund eine Zeichnung schicken.Dazu muss sie dein Computer zuerstin seine Sprache übersetzen.Das nennt man digitalisieren. Dazulegst du die Zeichnung auf einenScanner. Der unterteilt die Zeichnungin ganz viele winzige Felder.Liegt ein Strich der Zeichnung aufeinem solchen Feld, merkt sich der Computer eine Eins, für jede weißeFläche eine Null. So entstehtein langer Code aus Nullen undEinsen.

Mit Licht Botschaften schicken

Dieser Code lässt sich mit Lichtverschicken – über Glasfaserkabel.Am Ende jeder Glasfaser sitzteine Leucht- oder Laserdiode, dieLichtsignale sendet. Bei einer Einsleuchtet sie, bei einer Null bleibtsie dunkel. Diese Lichtimpulsewandern durchs Glasfaserkabel zueinem Gerät auf der anderen Seite.Der Empfänger übersetzt die Lichtsignalewieder in den Code ausNullen und Einsen und gibt alles anden Computer weiter. Weil der dieseSprache versteht, kann er sie zurückübersetzenund die Zeichnungexakt darstellen. Einen Momentspäter erscheint sie auf dem Bildschirmdeines Freundes – egal ober eine Straße weiter wohnt, in eineranderen Stadt oder einem weitentfernten Land.

Wie funktioniert das?

Dass das so fix geht, liegt an derunfassbar hohen Geschwindigkeitdes Lichts. Im luftleeren Raum rastes in einer Sekunde siebeneinhalbmalum die Erde, 300 000 Kilometerweit. Lichtgeschwindigkeit nennt man das. In einem Glasfaserkabelkommt das Licht langsamervoran, ist aber mit 210 000 Kilometernpro Sekunde immer nochextrem schnell. Das hängt mit demMaterial zusammen: Glasfasernbestehen aus besonders durchsichtigem,hochreinem Glas, das wenigLicht schluckt. Nach rund 30 Kilometernmuss das Signal allerdingsverstärkt werden.

Wie telefoniert man mitLicht?

Wenn wir sprechen, bringenwir Luft zum Schwingen. Esentstehen Schallwellen. Ein Mikrofonwandelt diese Schallwellenin elektrische Wellen um. Und dielassen sich ebenfalls digitalisieren.Das funktioniert wie bei der Zeichnung,nur mit einem anderen Gerät.Am Ende der Leitung werdensie wieder in elektrische Signaleund Schallwellen umgewandelt.Davon bekommen wir nichts mit.Wir hören nur die vertraute Stimmeam Hörer. Oder auch Musik:Hochwertige CD- oder DVD-Playersenden ihre Tonsignale über Lichtwellenleiterzum Verstärker, der siewieder in elektrische Wellen umwandelt,die ein Lautsprecher hörbarmacht.

Übrigens werden Lichtwellenleiternicht nur zum Übertragen von Datenund Sprache verwendet. Ärztenutzen Lichtleiter zum Beispiel wegenihrer geringen Größe, um Bildervom Inneren des Körpers zumachen oder zum Operieren. Somüssen sie ihren Patienten nichtunnötig den Bauch aufschneiden.

Experiment: Licht ausgießen

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Das

Das brauchst du:Eine Gießkanne,eine dünne, hell leuchtende Taschenlampemit Batterien,einen durchsichtigen, wasserdichtenGefrierbeutel,Klebestreifenund ein weißes Waschbecken.

1.

1. Pack die Taschenlampe in denGefrierbeutel. Bevor du die offeneSeite mit Klebeband verschließt,solltest du möglichst viel Luft ausdem Beutel drücken. Probier aus,ob du die Lampe durch den Beuteleinschalten kannst. Falls nicht,schalte die Lampe an und pack siedann ein.

2.

2. Um den Beutel wirklich wasserdichtzu verkleben, solltest du dieunverschlossene Seite drei- bisviermal um jeweils einen Zentimetereinfalten und mit Klebestreifenverschließen.

3.

3. Den Rest des Beutels wickelst duum die Taschenlampe. Befestigedas Ende wieder mit Klebeband.Achte darauf, dass die Folie vorder Taschenlampe glatt gespanntist, damit das Licht möglichst ungehindertscheinen kann.

4.

4. Lege die verpackte Taschenlampeso in die Gießkanne, dassihr Reflektor so tief wie möglichin dem Loch steckt, durch dasbeim Gießen das Wasser ausläuft,und befestige sie dort mit Klebestreifen.Fülle die Kanne mitWasser und gieße das Wasser insWaschbecken. Wo das Wasser imBecken auftrifft, wird ein hellerPunkt sichtbar. Klappt es nicht auf Anhieb, gehe mit der Kannenäher ans Waschbecken. Oderrichte die Taschenlampe in derGießkanne neu aus. Experimentiereein bisschen, dann schaffstdu das!


Warum funktioniert das?

Wasser leitet das Licht. Im Prinzipgeschieht mit den Lichtstrahlen ausder Taschenlampe im Wasserstrahldas Gleiche wie in einem Glasfaserkabel:An den Wänden des Wasserstrahlsreflektieren die eintreffendenLichtwellen und wandern immerweiter vorwärts. Dieser Vorgangwiederholt sich so lange, wie derWasserstrahl seine Form behält. DieLichtleitung funktioniert sogar dannnoch, wenn das Wasser einen Bogenmacht. Wo der Wasserstrahl auf demWaschbecken auftrifft, wird das Lichtals heller Fleck sichtbar.