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在现代社会中，光纤得到了极为广泛的应用，比如我们最熟悉的通信光纤，在医院做胃部检查时使用的胃镜，甚至街边小贩叫卖的玻璃丝光纤玩具，这些用途完全不同的物品，它们所基于的原理却是相同的——光的全内反射现象。这个名词可能让您感觉费解，没关系，文章最后笔者将用最直白的方式来说明这一现象。 纤维光学其实是一种非常简单又非常古老的技术，说其简单您目前可能还无法认同，不过，要说其古老，这还要从1840年说起。1840年左右，Daniel Colladon 和 Jacques Babinet几乎是同一时间最先在巴黎提出可以依靠光折射现象来引导光线的理论。 到了1870年，英国物理学家John Tyndall在其出版的书籍中写到，全内反射特性是光的自然属性，同时还进一步说明了，光线从空气射入水中以及从水中射入空气时的不同，他指出，当光线由水中射入空气时，如果角度大于48度（与法线之间的夹角，这一角度的精确值是48°27'），那么光线将无法“逃出”水面，光线会在界面处被完全反射。
发现光可以在“光纤”中传输的这一特性后，最初利用这一特性的实际应用出现在1920年左右，但那时科学家们的主要研究方向是通过光纤进行图象传输。具体的应用比如医学窥镜，用于军事的可弯曲潜望镜，甚至应用于早期的电视中，但最初的玻璃纤维在光纤传输方面的表现确实难以让人感到满意。比如每当光纤“对接”或光纤界面受损时，光纤中的光就“消失”了，另外，光在传输中的损失也很严重。 随着时间的推移，在光纤发展史上的一个重大突破出现在1950年左右，那时，H.H. Hopkins 和 N.S. Kapany展示了带有包层的光纤，这使得图像在光纤中的传导表现大大提升。N.S. Kapany所展示的光纤与我们今天使用的光纤在结构上可以说是一样的。当今的光纤其核心部分有两层结构，最中心部分是纤芯，是一根极细的且折光率稍高的玻璃，在纤芯周围的是包层，覆盖着的也是一层玻璃，只不过这层玻璃的折光率要略低于纤芯。正如我们前面所说的，这一结构在“全内反射”效应的作用下，光线的传输就这样实现了。应该也正是因为这一突破性的成就，N.S. Kapany被人们称为是“光纤之父”。
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2009-10-14 02:21
出处：PConline原创
责任编辑：gaohongjun
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