【ネットワーク】光を閉じ込める魔法の構造！「光ファイバー」｜情報処理問題1000本ノック

電気信号を光に変えて、長距離を高速に伝送する光ケーブル。その中心部で光が外に漏れずに進み続ける「全反射」の仕組みをマスターしましょう。

1. 問題：光ファイバーの構造と原理

【 問題 】 光ファイバーの基本構造において、中心にある［   A   ］と呼ばれる屈折率が［   B   ］部分を、［   C   ］と呼ばれる屈折率が［   D   ］部分で覆うことで、光を全反射させて伝送します。空欄に入る適切な組み合わせはどれでしょうか？

ア、A：コア　B：低い　C：クラッド　D：高い
イ、A：クラッド　B：高い　C：コア　D：低い
ウ、A：コア　B：高い　C：クラッド　D：低い
エ、A：クラッド　B：低い　C：コア　D：高い

2. 正解：伝送媒体に関する正解

正解： ウ、A：コア　B：高い　C：クラッド　D：低い

3. 解説：「全反射」を起こす条件

光は「屈折率が高い物質から低い物質」へ向かうとき、一定以上の角度がつくと境界面で跳ね返る（全反射）という性質があります。

【図解：光ファイバーの2層構造】

■ コア（Core）
・中心の芯の部分。光が通る道。
・屈折率を「高く」設定します。

■ クラッド（Cladding）
・コアを包み込む外殻。
・屈折率を「低く」設定します。

★ なぜこの組み合わせ？
・この「高（中）から低（外）へ」の差があることで、光が外へ逃げ出そうとしてもクラッドで跳ね返され、コアの中に閉じ込められて進んでいくことができるのです。

[ ステップアップ：2つのモード ]
★ シングルモード(SM)：コア径が非常に細く、光が一直線に進む。長距離・高速向き。
★ マルチモード(MM)：コア径が太く、光が反射しながら進む。短距離・安価。

1. 理解のコツ: 「鏡のトンネル」をイメージしてください。内側のコアを通る光が、外壁のクラッドに当たっても反射して戻ってくる。このとき、外側（クラッド）の方が屈折率が「低い」ことが物理的なルールになります。
2. 試験対策の視点: 「コア＝高、クラッド＝低」という組み合わせは、穴埋め問題の超定番です。「コアを高く」と覚えておけば、消去法で確実に正解にたどり着けます。

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4. まとめ

「屈折率の高いコアを、屈折率の低いクラッドで覆う」。これが光ファイバーの基本原理です。このシンプルな構造が、現代のギガビット通信を支える「光の道」を作り出しています。