我们现在的互联网连接,用到了一个非常普遍的技术 , 叫光纤 。光纤的形态,其实就是透明软材料做的长圆柱体 。
光信号在光纤里传播,达到传播信息的效果 。
但有一个问题 , 光纤明明是透明的,光从一头射进去,为什么不会从侧面跑出来呢?
为什么不管光纤怎么绕弯,都可以做到让光从一端射入 , 从另外一端射出呢?
光纤的原理叫光的全反射 。首先要理解光的折射现象:光在两种不同的透明介质中传播,如果光不是垂直于介质的交界面的话,就会发生折射现象 。
比如,一根筷子放在水里,看上去就好像折了一个角度,这就是光的折射 。
如果光斜着从空气里射入水中,通过入射点做一条垂直于交界面的直线,这条线我们叫它“光轴”,光入射的方向跟光轴有个角度叫α角,光经过折射射进水中的方向跟光轴也有一个角度叫β角,这两个角满足这样一种规律,
如果光是从折射率小的介质射入折射率大的介质,则β<α,反之 , 则β>α 。
空气的折射率比水的折射率?。怨馊绻谴涌掌胨?则α>β 。
假设我们现在让一条光线从折射率大的介质射入折射率小的介质,这种情况下α<β 。
现在我们调整入射的角度,也就是让α不断增大,相应的β也会不断增大,但是当α大到一定程度,折射角β就会变成90度 , 这时由于α<β,则α角必然没有90度 , 如果这个时候继续增大入射角α,折射角β就无法比90度更大了 , 因此就没有折射光线了 。
根据能量守恒定律,光就会全部反射回入射介质当中,且反射角等于入射角,这就是全反射现象 。
光纤是透明圆柱体,材料主要是石英玻璃,它中心的折射率要比边缘的折射率大,只要把光的入射角控制在一定范围内,所有的光信号传播到光纤里面的时候,就会一路发生全反射,不会从光纤里面跑出去 。
这样的话,光信号就能在光纤里面传播了,这就是光纤的原理,叫全反射 。
光纤技术可谓全面地影响了人类的通信手段,华人物理学家高锟也是因为对光纤孜孜不倦的研究而获得了2009年诺贝尔物理学奖 。
【国家电网光缆是干什么用的 光缆是干什么用的】起初高锟在研究如何让光纤实用化的时候,主流学界纷纷表示不看好,但是光纤到今天已经变得如此普及,这让我们看到有时候一个人的坚持远胜过大多数人的放弃 。
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