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光导纤维的奥秘
光导纤维的问世源于 19 世纪 70 年代的一次发现,当时,人们发现光线能沿着酒桶中冒出的细小酒流传播。据此,20 世纪50 年代人们制造出了光学纤维,70年代以后制造了光导纤维。可是你知道吗,它的生产原料就是那漫山遍野、到处可寻的石英。自“光导纤维之父”高锟博士发表了一篇有关《光波介质表面波导现象》的论文以来,一次空前的通讯技术革命逐渐兴起,光导纤维技术也从此发展和应用起来了。
光导纤维技术
光导纤维技术是一门研究和应用光导纤维传递光、信息和图像的科学。目前,它的主要研究方向集中在信息的传输上。它在世界范围内的大规模应用始于20世纪80年代。目前,光导纤维的研制已达到相当高的技术水平,1 根外径只有85毫米的光缆中可容纳4000根光纤,,这就相当于我们可以从海面上一眼看到海底的最深处。,或是每秒传递 2 亿个文字,而生产一根1千米长的光导纤维需用 40 克的石英材料。
光纤通信
光纤的通信能力比传统的铜绞线等导体提高了成千上万倍,而且光纤可以在同一条通路上进行双向传输。制造光纤的石英原料在自然界取之不尽、用之不竭,因此可以节省大量贵金属资源。由激光器、光纤等器件组成的光纤通信系统,可以先把数据、文字、声音和图像等信息转换为光信号,通过光纤高速传送至目的地,然后再转换成电的数字信号,最后还原成本来的信息。光纤通信还有线路损耗低、传送距离远、保密性强、不怕闪电雷打和潮湿腐蚀等优点,所以光纤理所当然地成为数字通信网中最理想的传输介质。
光导技术的广泛应用
光导技术并不仅仅应用于通讯技术上,它在其他领域也身手不凡。在医学上,利用光导纤维制成的内窥镜可以导入心脏和脑室;利用光导纤维连接的激光手术刀也在临床上用于切除肝
、胃、肾等多种手术,这种手术具有很大的优点,不需要进行血管缝扎;在信息导航上,运用光纤制造的导航陀螺仪,体积小,重量轻,精度高,造价低。新发展起来的光纤传感技术,改变了传统的靠变换各种物理量来传感的方法,达到了更加快捷的程度,给人们提供了一种认识宏观和微观世界的新方法。
特殊的光
我们知道,普通的光是由物质自发产生的,而镭射光,又称激光,是镭受到刺激而产生的一种光。这种光窄而细长,能大大加强光的能量。镭射激光与普通光就其本质来说,都是电磁波,它们的传播速度都是每秒30 万千米,但激光还有着自己独特的物理性质:一是亮度极高。它比太阳表面的亮度高100亿倍。二是方向性极好。方向性,就是指光的集中程度。激光器发出的激光照射到远离地球 38 万千米的月球上,它的光斑的直径也只有2~3 千米。由于上述的物理特性,激光可以在千分之几秒甚至更短的时间里,使一切难以熔化的物质熔解以至气化;也可在百分之几毫米的范围内产生几百万度的高温、几百万个大气压、每厘米几千万伏的强电场。
激光的运用
由于激光的特性,它在很多领域得到了广泛的应用。在工业上,激光可以用于加工各种硬、脆、韧的材料;可以打只有头发丝1/10的微孔,进行高速、精密加工;可以进行切割、焊接处理等。现在激光已成为一种高、精、尖的加工工具。在医学上,使用激光手术刀,可以进行细微的手术,既不流血也无痛感;在军事上,激光雷达可以精确地测量和跟踪目标。激光武器具有很大的杀伤力,可以用来截击敌人的飞机和导弹;激光还可以用于保密通讯,它可以
同时传送1000万套电视节目和100亿路电话;激光电视、激光计算机、激光核聚变等各种新的激光装置用也在研制中。
X光的奥秘
阳光、灯光、火光都是人的肉眼可以看到的光,称为可见光。另外,还有一些人眼看不到的光,它们虽然不可见,但通过实验能证明它们确实存在,而且具有光的本性。X射线就是其中的一种,通常人们也称它为X光。X光是一种波长比紫外线更短的光,只有可见波长的 1/10000,它是不可见光。
X光的显像原理
不同波长的光穿透物体的本领是不同的,可见光只能穿透玻璃、水晶、酒精、煤油等透明体,X 光却能穿透纸张、木材、人体和纤维组织等不透明的物体,并能留下图像。为什么用X光***人体,会在荧屏上显出骨头的黑影呢?原来X光透过各种物体的本领并不一样。对于由较轻原子组成的物质,像肌肉等,X 光透过时好像可见光穿过透明体一样,很少有所减弱。对于由较重原子组成的物质,像铁和铅,X光就不能透过,几乎全部被它“吸收”了。骨骼对X光的吸收比肌肉大150倍,因此在***人体时,在荧光屏上就留下了骨骼的黑影。
电的奥秘
我们生活的这个世界到处充满了电。电究竟是什么呢?要真正弄清楚电的本质,就得深入到原子里去看一看。原子是非常小的东西,1亿个原子排起队来才有1厘米长。在原子里有一个原子核,还有一个或更多的电子。原子核带正电,电子带负电。电子严格