生活中的奇妙之光（上）

圖 1 光纖中光的全反射

圖2 高錕與光纖通信（bj.crntt.com）

在上一期中，我給大家介紹了自然界中的神奇之光，也就是光的起源。在這一期中，我接著來給大家講述生活中都有哪些神奇之光。

首先我們來看光纖通信?，F(xiàn)在人們經(jīng)常使用手機(jī)、電子郵件來保持相互聯(lián)絡(luò)。其實，發(fā)電子郵件或打電話，靠的是光纖通信！即通過光纖將人們發(fā)電子郵件或打電話的電信號轉(zhuǎn)化為光信號，再通過光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方。

通過光纖，光正在以不可思議的速度縮小著人們之間的時間和空間的距離?？梢赃@樣說，20世紀(jì)是電子時代，而21世紀(jì)則是光的時代。

光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，實際上它是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。光纖傳輸信息容量極大，一條通路可以同時容納數(shù)十人通話，可同時傳送數(shù)十套電視節(jié)目供選擇，利用一對細(xì)細(xì)的光纖可同時通100億路電話，相對的，一對金屬電話線至多只能傳送1000多路電話。利用光纖來傳送信息成本也非常低，鋪設(shè)1000千米的電纜大約需要500噸銅，如改用光纖則只需要幾千克的石英就可以了。在自然界中沙石就含有石英，而沙石遍地都是，因此可以說是取之不盡，用之不竭。

我們講，光纖這種神奇功能取決于光的全反射，什么是光的全發(fā)射？我打個比方，大家就明白了，現(xiàn)在將一束光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時，全部光線都回到水中，而沒有任何光透過水進(jìn)入空氣，這時我們就認(rèn)為發(fā)生了全發(fā)射。而一般情況下，總會有一部分光能透過進(jìn)入空氣中。換句話說，發(fā)生全反射是需要條件的。

因此，當(dāng)光線以合適的角度射入光纖時，光就會沿著彎彎曲曲的玻璃纖維向前進(jìn)，因為有光的全反射，致使幾乎沒有任何光能透過光纖進(jìn)入外界而造成能量的損失，因而利用光纖傳輸信號時能量損耗極小。

說到這，讀者朋友們可能要問了：發(fā)明光纖的人是誰？又是如何發(fā)明的呢？

發(fā)明光纖的人，就是2009年因發(fā)明光纖通信而獲得諾貝爾物理學(xué)獎的物理學(xué)家、前香港中文大學(xué)校長、被世人稱為“光纖通信之父“的外籍華人高錕先生。

早在1966年，高錕先生就提出了用玻璃代替銅線來傳送信號的設(shè)想，對這個設(shè)想，許多人都匪夷所思，認(rèn)為高錕精神出了問題，科學(xué)界也一致認(rèn)為是絕對行不通的。但高錕先生沒有氣餒，固執(zhí)地認(rèn)為自己的見解是正確的。除了埋頭研究自己的理論外，他曾親自向當(dāng)時的美國通訊界的權(quán)威貝爾實驗室推銷自己的想法。終于在1981年，經(jīng)過他的不懈努力，第一個光纖通信系統(tǒng)問世了，高錕先生完成了歷史性的飛躍。光纖通信被認(rèn)為是人類歷史上十大發(fā)明之一，也是20世紀(jì)十大發(fā)明之一。

除了光纖通信，光在日常生活中很重要的用途還有太陽能，眾所周知，我們國家的能源處于危機(jī)，世界各國莫過如此，都存在能源緊缺的問題。為此，世界各地的科學(xué)家絞盡腦汁，想盡各種辦法來解決這一問題。終于人類發(fā)明了利用太陽能的儀器。下一期再為讀者介紹。（上）