Как в CD умещается 5 километров данных и зачем он меняет скорость? Физика компакт-диска
Мода на ностальгию сначала заставляет пересматривать старые фильмы, потом перебирать фотографии, а там и до музыки на компакт-дисках недалеко. И наша редакция не устояла! Разбираемся, как маленький диск вмещает огромную цепь информации, и почему он вертится по-разному
Как устроен CD и его спирали
CD — это цифровой оптический носитель, разработанный Philips и Sony для хранения и воспроизведения цифровых данных: аудио, видео и компьютерных файлов.
Стандартный диск имеет диаметр 120 мм и толщину 1,2 мм.
В основе — поликарбонатный слой, на который с одной стороны нанесен отражающий слой: обычно алюминий, но бывает и золото. Сверху металл защищен лаком, на него наносится та самая этикетка. Данные хранятся в виде микроскопических углублений, между которыми остаются ровные участки. Итого, диск — это многослойный оптический пирог: начинка из информации впечатана в пластик и покрыта зеркальной металлической глазурью.
Хвостик дорожки данных находится в центре диска, а потом она как бы «разматывается» наружу. Программная область занимает радиус от 25 до 58 мм. Расстояние между соседними витками спирали — всего 1,6 мкм!
Общая длина записываемой спирали CD диска — около 5,38 километра.
А размеры ямок и того меньше. Каждая ямка имеет глубину около 100 нм, ширину около 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм. Со стороны чтения эти углубления выглядят как выступы шириной 0,5 мкм, минимальной длиной 0,83 мкм и высотой 125 нм. Некоторые источники расходятся по высоте — 100 нм или 125 нм, — но в любом случае речь идет о нанометрах.
Именно поэтому CD требует очень точного механизма чтения. Дорожка шириной около 0,5 мкм и расстоянием между витками 1,6 мкм грубых ошибок не прощает.
Как лазер читает ямки CD
Чтение, что логично, происходит через нижнюю прозрачную сторону поликарбоната. Внутри проигрывателя стоит полупроводниковый лазер с длиной волны 780 нм — это ближний инфракрасный диапазон. Луч фокусируется на дорожке, проходит сквозь поликарбонат, отражается от металлического слоя и попадает на фотодиод.