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§第一 一个有趣的实验（第1页）

§第一节一个有趣的实验

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一部科学史表明，对旧的概念从新的角度去认识、去开拓，就会形成有价值的新思想、新理论，创造出奇迹般的新技术、新成果来。

善于抓住这种机会的人，必定能在现今不断扩展的科技世界中做出大贡献。

光，能不能象电那样，沿着弯曲的“导线”

传输呢？能。

这种传光的“导线”

，是一种内芯透明、外带涂层的光导管。

这种传光的“导线”

，象电线有单芯的和多股的一样，也有单根的和多芯复合的。

由于它直径很小，只有几微米到几十微米那么细，所以称之为光学纤维。

光学纤维，不但能够传输光，而且还能够传送图象。

光学纤维为什么能够传输光？

我们先来看看日常生活中的一些例子吧。

黑夜，我们打开手电筒，一束光就照射到对面的物体上，这就是前面讲过的“光的直线传播”

的道理。

如果要改变光的传播方向，必须在光束前进的路上放置一面反光的镜子。

再如，我们对着镜子的时候，可以看到身后的东西。

这是普通光学系统传输光束和图象的原理。

同日常生活中的种种情景类似，光学纤维就是使光线在其内部多次反射而传输光和图象的一种光学元件。

英国物理学家丁达尔曾做过一个有趣的实验，在暗室里放置一个容器，其底部侧面开有一个小口，水从小口自由地流出来。

在对面用一平行光束照射正在流出的水。

我们会看到一种奇妙的现象：直线前进的光，竟然顺从地沿着水流传播了。

但是，光的传播方式并没有改变，仍然是直线前进的，只不过是由于光线在前进的路上多次碰“壁”

——水流和空气的分界面，不得不调头走——发生反射的结果。

这样，经过多次完全内反射，光沿着弯曲的路径不断前进，最终随着水流而出。

当然，也还会有一部分光“掉队”

的，这是由于界面上水中杂物和气泡使光发生散射而“遗漏”

的，也正是因为这个缘故，水流看起来是闪亮亮的。

光学纤维就是这样构成的。

我们来看看典型的包层式光学纤维吧。

这种光学纤维，通常是由玻璃纤维芯和玻璃包皮构成的，芯的折射率略大于包皮的折射率，芯和包皮之间有较好的光学接触，形成良好的光学界面。

光纤维的芯直径为50～70微米，而芯和皮的总直径为100～200微米。

外面，通常加有护套，带护套纤维的直径也只有1毫米左右。

光线在光学纤维中传播的情况。

如果光学纤维是直的，光线从垂直于纤维的端面入射，进入纤维之后，与纤维轴心线平行或重合，这时光线可以穿过纤维芯部，沿着直线方向向前传播。

光线若是以某一角度射到纤维的端面上，入射光线与纤维轴心线之间的夹角称为纤维端面入射角。

光线经过折射而进入纤维内部，又射到芯和包皮之间的光滑界面上，入射光线与此光滑界面的法线构成夹角，称之为纤维包层界面入射角。