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什么是光纤?

什么是光纤?

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2016-08-28

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    假如你独自一人去爬山,到了山顶,正高兴的时候,突然崴 了脚走不动道,你想喊人来救你,但是山下的人根本听不见你 的喊声,也没有人会注意到遥远的山顶上有一个人。这时怎么办呢?你突然想起,钱包里有一面小镜子,于是迎着太阳,把阳光 反射到山下,闪光引起人们的注意,他们发现你了,你得救了。
    这是一种最古老的方法——光通信。早在公元前700多 年,在我国北方就建筑了许多烽火台。遥遥相望的烽火台相继 点火通信,是人类最早的光通信。但是,光线在空气中传不远,一个重要原因是,光线不平 行,发散使光束变暗。
  我们用一个手电筒来做一个实验,先照 亮近处的一块白纸,光斑很小,如果去照远处的一面墙。  ,光斑就 很大,而且亮度变得微弱。。探照灯的光线比较平行,但是如到 达月球表面,会分散在3千米的范围上。
  光线在空气中传播还 会受到雨、雪、雾等的影响,使光线变暗。上述问题是光通信的困难:如果能解决上述的问题,光通 信就会得到新生。英国物理学家丁达尔1870年在英国皇家学 会的演讲厅里做的一个实验使光通信露出了曙光。
    实验中,人 们惊讶地看到发光的水流从水箱流出来,水流弯曲,光线也跟着弯曲,光线好像陷在水流里,顺着水流传播。现在让我们重复他的实验:找一个玻璃罐头瓶,瓶子上有一个能拧紧的盖子。
  在盖子的中心打一个大孔,大孔的旁边再钻一个小孔,目的是让瓶子里的水能从大洞里顺利地流出来。  找一张厚的牛皮纸,卷在瓶子的外面形成一个纸筒,纸筒要比瓶子长一倍,可以在瓶子的后面放一个手电筒,而光线不会露出来。
  瓶子里灌满水。使屋子变暗,越暗越好。打开手电筒,让瓶子里的水从孔里流出来,你会看到一个发亮的水流,把手指放在水流里,你的手指会被照亮,沿着水流移动你的手,虽然水流是弯曲的,但你的手指始终会被照亮,这说明光线被水流抓住跑不出来了,光线自然就不会分散。
    这个实验的原理是光的全反射,从“水似水银” 一节我们知道,由于光的全反射现象,光线以倾斜的角度从水内射向水和空气的交界面时会发生全反射。光线在想跑出水流时,在水流的内表面上遇到反射被挡了回来,因此就乖乖地沿着水流运动。
  目前,应用这个道理,人们制成了一种特殊的玻璃纤维,像头发丝一样细,叫做光学纤维,或简称光纤。  光纤由两层玻璃组成,里面的玻璃是纤芯,折射 率较大(1。463〜1。467),外面的包层玻璃折射率较小(1。
  45〜1。46)。 只要入射角大于某一个数值,就会在纤芯内发生全反射,没有光 漏射到包层中,光将在纤芯中不断反射传播下去。光纤的一个重要的应用是用它来看人体食道、胃、十二指 肠里发生了什么问题。
    让病人慢慢吞下用光纤制成的内窥镜, 胃里的情况就会通过弯曲的光纤传上来,让医生看见里面的情 况,还可以动手术。光纤通信有另一个重要的应用:一对细如蛛丝的光纤理论 上可以同时通100亿路电话。
  因此,光纤通信可以在很短的时 间内传输大量的信息,通过光纤上因特网速度更快。  玻璃光纤 可以节约大量的铜金属,1千克制造光纤的玻璃可以代替几十 吨或上百吨铜。我国光纤通信发展很快,在许多大城市之间都铺设了光缆, 海底光缆则可以达到越洋通信的目的。
  

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