光導(dǎo)纖維

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1870年的一天,英國物理學(xué)家丁達(dá)爾到皇家學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理,他做了一個(gè)簡單的實(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,水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被彎彎曲曲的水俘獲了(圖4-11)。
    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)過他的研究,發(fā)現(xiàn)這是全反射的作用,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)。實(shí)際上,在彎曲的水流里,光仍沿直線傳播,只不過在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全反射,光線經(jīng)過多次全反射向前傳播。
    后來人們?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傳輸光線,所以稱它為光導(dǎo)纖維。
    光導(dǎo)纖維可以用在通信技術(shù)里。1979年9月,一條3.3公里的120路光纜通信系統(tǒng)在北京建成,幾年后上海、天津、武漢等地也相繼鋪設(shè)了光纜線路,利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通信。
    利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行的通信叫光纖通信。一對(duì)金屬電話線至多只能同時(shí)傳送一千多路電話,而根據(jù)理論計(jì)算,一對(duì)細(xì)如蛛絲的光導(dǎo)纖維可以同時(shí)通一百億路電話!鋪設(shè)1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅,改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英,幾乎是取之不盡的。
    另外,利用光導(dǎo)纖維制成的內(nèi)窺鏡,可以幫助醫(yī)生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導(dǎo)纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管,它有輸送光線、傳導(dǎo)圖像的本領(lǐng),又有柔軟、靈活,可以任意彎曲等優(yōu)點(diǎn),可以通過食道插入胃里。光導(dǎo)纖維把胃里的圖像傳出來,醫(yī)生就可以窺見胃里的情形,然后根據(jù)情況進(jìn)行診斷和治療。