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(lái)給大家講述生活中都有哪些神奇之光。

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

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

光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫，實(shí)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(shí)容納數(shù)十人通話，可同時(shí)傳送數(shù)十套電視節(jié)目供選擇，利用一對(duì)細(xì)細(xì)的光纖可同時(shí)通100億路電話，相對(duì)的，一對(duì)金屬電話線至多只能傳送1000多路電話。利用光纖來(lái)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(shuō)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(gè)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(shí)，全部光線都回到水中，而沒(méi)有任何光透過(guò)水進(jìn)入空氣，這時(shí)我們就認(rèn)為發(fā)生了全發(fā)射。而一般情況下，總會(huì)有一部分光能透過(guò)進(jìn)入空氣中。換句話說(shuō)，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(shí)，光就會(huì)沿著彎彎曲曲的玻璃纖維向前進(jìn)，因?yàn)橛泄獾娜瓷洌率箮缀鯖](méi)有任何光能透過(guò)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(hào)時(shí)能量損耗極小。

說(shuō)到這，讀者朋友們可能要問(wèn)了：發(fā)明光纖的人是誰(shuí)？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(jiǎng)的物理學(xué)家、前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)、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(lái)傳送信號(hào)的設(shè)想，對(duì)這個(gè)設(shè)想，許多人都匪夷所思，認(rèn)為高錕精神出了問(wèn)題，科學(xué)界也一致認(rèn)為是絕對(duì)行不通的。但高錕先生沒(méi)有氣餒，固執(zhí)地認(rèn)為自己的見(jiàn)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(shí)的美國(guó)通訊界的權(quán)威貝爾實(shí)驗(yàn)室推銷自己的想法。終于在1981年，經(jīng)過(guò)他的不懈努力，第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)問(wèn)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(yáng)能，眾所周知，我們國(guó)家的能源處于危機(jī)，世界各國(guó)莫過(guò)如此，都存在能源緊缺的問(wèn)題。為此，世界各地的科學(xué)家絞盡腦汁，想盡各種辦法來(lái)解決這一問(wèn)題。終于人類發(fā)明了利用太陽(yáng)能的儀器。下一期再為讀者介紹。（上）