發明光纖的人真是個天才，它的出現改變了一個時代 用3分鐘的時間帶你看明白光纖的工作原理 #光纖 #工作原理 #科普 #抖音知識年終大賞

發明光纖的人真是個天才 他的出現改變了一個時代 讓你在世界任何角落都能接收到信息 現在就讓我用三分鐘的時間 帶你看明白光纖的工作原理 在這之前 我們要先回顧一些基本知識 光在真空中的速度約爲30萬公里每秒 當它穿過空氣、水或者玻璃等其他介質時 速度會發生改變 如果把真空中的光速與介質中的速度對比 就能得到折射率 接下來我們通過一個小實驗 來詳細瞭解光穿過兩種折射率不同材料時產生的變化 當我們在水下打開激光筆 光束從水傳播到空氣時 會發生輕微的偏轉 這種現象被稱爲折射 如果調整光束角度 使其達到臨界角度時 它就不會穿過水麪進入空氣中產生折射 而是完全反射回水下 這種現象被稱爲全內反射 簡單來說 就是光從折射率較高的介質 傳播到折射率較低的介質時 兩種材料之間的界面就會變得像鏡子一樣 把光反射回原始材料中 以上就是光纖的基本原理 接下來讓我們來進一步瞭解光纖的工作原理 光纖主要由纖芯、包層、保護套三個部分組成 其中纖芯是一根由玻璃或塑料製成的透明細絲 而包層同樣也是玻璃或塑料製成 但它的折射率與纖芯不同 最後保護套則是方輪纖維或鋼等材料製成 使纖芯免受物理和環境的損害 當光束進入纖芯時 每次到達包層邊緣都會被反射 然後沿着光纖電纜進行長距離傳輸 光纖電纜分爲單膜光纖和多膜光纖兩種類型 它們除了纖芯尺寸大小不同之外 在光信號傳輸方面也有所不同 單膜光纖的纖芯通常只有9微米 這使光在一條直線路徑上傳播信號損失最小 是長距離傳播的理想選擇 而多膜光纖的纖芯直徑約有50-60微米 這種大纖芯使它能夠同時傳輸多個光信號 雖然這樣擁有更高的數據傳輸率 但長距離傳輸信號會發生衰減 因此多膜光纖更適合短距離應用 現在讓我們來看光纖是如何傳輸電話或網絡信號等信息的 我們都知道任何信息都可以以0和1的形式組成 假設你給地球另一端的老外發送一條問候信息 Hello這個單詞就會被轉化成二進制代碼 以0和1的形式序列 轉化後你的手機會以電磁波的形式 改變波的幅度、頻率、相位等組合 將這個0和1的二進制代碼傳遞給信號塔 接着信號塔利用光脈衝攜帶信息進入光纖電纜 穿過森林、爬過山丘、進入海底等複雜的電纜網絡後 傳遞給老外附近的信號塔 再以電磁波的形式發送給他的手機 該過程不僅能傳輸信息 還能把圖像或視頻等數據轉化成二進制光信號進行傳輸 光纖電纜的出現徹底改變了我們的通信方式 使我們與異國他鄉的朋友溝通交流變得更快更方便