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更新時(shí)間:2024-07-26 09:13:48
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1870年的一天,英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾到學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理,他做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn):在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔,然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)果使觀眾們大吃一驚。人們看到,放光的水從水桶的小孔里流了出來(lái),水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。
人們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn),光能沿著從酒桶中噴出的細(xì)酒流傳輸;人們還發(fā)現(xiàn),光能順著彎曲的玻璃棒前進(jìn)。這是為什么呢?難道光線不再直進(jìn)了嗎?這些現(xiàn)象引起了丁達(dá)爾的注意,經(jīng)過(guò)他的研究,發(fā)現(xiàn)這是光的全反射 [2] 的作用,由于水等介質(zhì)密度比周?chē)奈镔|(zhì)(如空氣)大,即光從水中射向空氣,當(dāng)入射角大于某一角度時(shí),折射光線消失,全部光線都反射回水中。表面上看,光好像在水流中彎曲前進(jìn)。
后來(lái)人們?cè)斐鲆环N透明度很高、粗細(xì)像蜘蛛絲一樣的玻璃絲──玻璃纖維,當(dāng)光線以合適的角度射入玻璃纖維時(shí),光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進(jìn)。由于這種纖維能夠用來(lái)傳輸光線,所以稱(chēng)它為光導(dǎo)纖維。
可見(jiàn)光部分波長(zhǎng)范圍是:390~760nm(納米)。大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是:850nm,1310nm,1550nm三種。
2.光的折射,反射和全反射。
因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí),在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且,折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí),折射光會(huì)消失,入射光全部被反射回來(lái),這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的(即不同的物質(zhì)有不同的光折射率),相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。
1.光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),外是加強(qiáng)用的樹(shù)脂涂層。光線在纖芯傳送,當(dāng)光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí),光線透不過(guò)界面,會(huì)全部反射回來(lái),繼續(xù)在纖芯內(nèi)向前傳送,而包層主要起到保護(hù)的作用。
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