03. 광통신과 광섬유의 체험

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• 전시목표

  음성의 빛 변환과 빛(레이져)의 소리변환을 광섬유로 연출한 모형도를 보고 광통신의 개념을 이해한다.

  전시내용

  전화기를 들어 말소리(음성)이 광섬유로 연결되어(빛이 나게 연출ㆍ물결모양) 수신부에서 스피커로 들을 수 있다.

  학습내용 및 원리

  - 소리가 전기신호로 변환되는 과정
  ·전화선을 통해 전송된 전기신호는 수화기에 전달되고, 이 전기신호는 수화기에서 다시 바뀌어져 공기 중에 파장을 만들어내 사람의 귀로 들을 수 있게 된다.

  - 전기신호를 소리로 변환시키는 과정
  ㆍ전기신호로 변환된 소리를 원하는 곳으로 보내려면 교환기라는 장치가 필요하다.
  ㆍ우리는 전화기로 소리를 보내기 전에 상대방의 전화번호(주소)를 교환기에 먼저 알려주어야 원하는 곳으로 소리를 보내게 된다.

  - 전기신호로 변환된 소리를 원하는 곳으로 전달하자.
  ㆍ단말기 → 신호변환장치 → 통신회선 → 신호변환장치 → 통신제어장치 → 컴퓨터

  탐구문제

  - 초 등
  · 소리가 전기신호로 변환되는 과정을 조사해 보자.
  · 전기신호를 소리로 변환시키는 과정을 조사해 보자.

  - 중 등
  · 빛의 종류별 용도를 알아보자.
  · 광섬유는 어떻게 정보를 전달할까?

03-1. 광통신과 광섬유의 체험

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• 전시목표

  음성의 빛 변환과 빛(레이져)의 소리변환을 광섬유로 연출한 모형도를 보고 광통신의 개념을 이해한다.

  전시내용

  전화기를 들어 말소리(음성)이 광섬유로 연결되어(빛이 나게 연출ㆍ물결모양) 수신부에서 스피커로 들을 수 있다.

  학습내용 및 원리

  - 소리가 전기신호로 변환되는 과정과 전기신호를 소리로 변환시키는 과정
  

  - 아날로그 : 컴퓨터 세계에서 전압이나 전류 등과 같이 시간에 대하여 연속적으로 변화하는 상태를 말한다.
  
  ㆍ신호의 크기나 모양의 변형에 따른 영향이 많다.
  ㆍ장거리 전송 시 신호가 약해져 재생하기 어렵다.
  ㆍ주파수를 분배하여 사용하므로 대용량하기 어렵다.

  - 디지털 : "한개, 두개"로 수리표현 할 수 있는 것을 의미하여, 컴퓨터 세계에서는 "0" 또는 "1"로 표현하는 것을 나타낸다.
  ㆍ신호의 유, 무만 판단하므로 변형에 따른 영향이 적다.
  ㆍ신호의 재생이 용이하여 장거리 전송이 유리하다.
  ㆍ여러 회선을 순차적으로 전송시키므로 대용량하기 쉽다.

  탐구문제

  - 초 등
  · 빛의 전송(傳送)을 목적으로 하는 섬유 모양의 광도파로(光導波路)를 말한다. 현재 가장 많이 쓰이는 것은 규소 산화물(SiㆍO₂: 실리카)인데, 머리카락 굵기의 유리 섬유에 불과하지만 그 기능은 지극히 정교하고 치밀하다. 전반사에 의하여 전파되는 섬유의 이름은?

  - 중 등
  · 아날로그와 디지털의 차이점 및 특징을 비교해 보자.
  · 광섬유(optical fiber)의 구조를 조사해 보자.

03-2. 광통신과 광섬유의 체험

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• 전시목표

  음성의 빛 변환과 빛(레이져)의 소리변환을 광섬유로 연출한 모형도를 보고 광통신의 개념을 이해한다.

  전시내용

  전화기를 들어 말소리(음성)이 광섬유로 연결되어(빛이 나게 연출ㆍ물결모양) 수신부에서 스피커로 들을 수 있다.

  학습내용 및 원리

  - 빛의 정체
  ㆍ우리가 사물을 볼 수 있는 이유는?
  어떤 물체에서 방출되는 빛이나 외부로부터 반사된 빛이 시신경을 통해 눈에 물체의 상을 맺게 하는 작용을 하기 때문이다.
  ㆍ빛은 어떻게 생겼을까?
  스스로 빛을 내는 물체를 발광체(예: 전등, 촛불, 반딧불)라 하며 발광은 대개 가열에 의해서 생겨나는 경우가 많다.
  ㆍ우리 눈에 보이는 빛을 가시광선(파장 영역은 0.3～0.8㎛)이라 한다.

  - 빛의 3가지 법칙
  ㆍ빛의 직진 : 빛은 공기, 물 등 그 성질이 일정한 물체 속에서는 곧바로 나아가는데 그것을 빛의 직진이라고 한다.(같은 물체 속이라도 물체의 성질이 다르면 빛은 직진하지 않는다)
  ㆍ빛의 반사 : 빛이 물체의 표면에 부딪쳐 돌아오는 것을 반사라고 한다.(입사각과 반사각의 크기는 항상 같다)
  ㆍ빛의 굴절 : 빛은 다른 매체로 들어갈 때 그 경계면에서 일부는 반사되고 일부는 굴절한다.(빛이 어떤 물체에 부딪쳐서 물체 속으로 들어가는 것을 빛의 굴절이라 한다)

  

  탐구문제

  - 초 등
  · 빛의 종류에는 무엇이 있을까?

  - 중 등
  · 빛의 3가지 법칙이란 무엇을 말하는가?