Modustheorie versus straaltheorie van licht
Modustheorie en straaltheorie zijn twee concepten die betrokken zijn bij de transmissie van licht of andere elektromagnetische golven. Deze theorieën zijn erg belangrijk bij het begrijpen van velden zoals radiotransmissie, datacommunicatie, glasvezel en LASER's. Prominente wetenschappers zoals Sir Isaac Newton en James Clarke Maxwell hebben een uitstekende bijdrage geleverd aan de studie van licht en andere elektromagnetische golven. Deze theorieën helpen ons in zeer goede mate te begrijpen hoe licht werkt en wat de aard van licht is.
Ray Theory
Een straal is meestal bekend als een smalle lichtstraal. Het staat bekend als de klassieke theorie van licht of geometrische optica. Deze straaltheorie beschrijft slechts een beperkt aantal eigenschappen van licht, zoals breking en reflectie. Een lichtstraal kan worden gedefinieerd als de lijn of curve loodrecht op de golffronten van licht. Deze definitie van lichtstraal maakt het eigenlijk collineair ten opzichte van de golfvector. De breking van een licht kan worden beschreven met behulp van stralen. Een fundamentele eigenschap van stralen is dat het buigt in de interface van twee media. De brekingsindices van deze media bepalen de hoek van de bocht. De meeste eenvoudige berekeningen, zoals vergroting en afstand van het beeld van optische systemen zoals telescopen, microscopen of eenvoudige lenssystemen, worden uitgevoerd met behulp van straaltheorie van licht.
Modustheorie
Modustheorie van lichtvoortplanting speelt een cruciale rol als het gaat om glasvezel. Om de modustheorie van licht te begrijpen, moet men eerst de term modus begrijpen. Modus is een term die wordt gebruikt bij de studie van staande golf. Een staande golf wordt geproduceerd wanneer twee golven met dezelfde frequentie en amplitude die in de tegenovergestelde richting bewegen, interfereren. Een staande golf heeft geen netto energieoverdracht in welke richting dan ook. De modus van de staande golf wordt bepaald door het aantal lussen binnen de staande golf. Op het gebied van glasvezel worden modi gecreëerd door golven die vanaf de twee zijden van de vezelcilinder weerkaatsen. Als er een staande golf wordt gecreëerd, veroorzaakt dit een signaalverlies. Daarom is het aantal modi dat zich in een optische vezel kan bevinden beperkt, waardoor het aantal frequenties dat door de optische vezel kan worden verzonden, wordt beperkt. Dit staat bekend als de bandbreedte van het kanaal. Modustheorie gebruikt golftheorie van licht om zichzelf te beschrijven, verschijnselen als diffractie en interferentie.
Verschil tussen modustheorie en straaltheorie van licht
Straaltheorie is een theorie die verband houdt met de geometrische optica. Het neemt geen licht aan als een golf of een deeltje. De modustheorie van licht gaat ervan uit dat licht een golf is. De modustheorie van licht wordt gebruikt om grootheden zoals bandbreedte te berekenen, maar de straaltheorie wordt gebruikt om eigenschappen zoals vergroting of afstand tot het object of beeld in een optisch systeem te berekenen.
