生活中的奇妙之光（上）

图 1 光纤中光的全反射

图2 高锟与光纤通信（bj.crntt.com）

在上一期中，我给大家介绍了自然界中的神奇之光，也就是光的起源。在这一期中，我接着来给大家讲述生活中都有哪些神奇之光。

首先我们来看光纤通信。现在人们经常使用手机、电子邮件来保持相互联络。其实，发电子邮件或打电话，靠的是光纤通信！即通过光纤将人们发电子邮件或打电话的电信号转化为光信号，再通过光纤传输到很远的地方。

通过光纤，光正在以不可思议的速度缩小着人们之间的时间和空间的距离。可以这样说，20世纪是电子时代，而21世纪则是光的时代。

光纤是光导纤维的简写，实际上它是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光纤传输信息容量极大，一条通路可以同时容纳数十人通话，可同时传送数十套电视节目供选择，利用一对细细的光纤可同时通100亿路电话，相对的，一对金属电话线至多只能传送1000多路电话。利用光纤来传送信息成本也非常低，铺设1000千米的电缆大约需要500吨铜，如改用光纤则只需要几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，因此可以说是取之不尽，用之不竭。

我们讲，光纤这种神奇功能取决于光的全反射，什么是光的全发射？我打个比方，大家就明白了，现在将一束光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，全部光线都回到水中，而没有任何光透过水进入空气，这时我们就认为发生了全发射。而一般情况下，总会有一部分光能透过进入空气中。换句话说，发生全反射是需要条件的。

因此，当光线以合适的角度射入光纤时，光就会沿着弯弯曲曲的玻璃纤维向前进，因为有光的全反射，致使几乎没有任何光能透过光纤进入外界而造成能量的损失，因而利用光纤传输信号时能量损耗极小。

说到这，读者朋友们可能要问了：发明光纤的人是谁？又是如何发明的呢？

发明光纤的人，就是2009年因发明光纤通信而获得诺贝尔物理学奖的物理学家、前香港中文大学校长、被世人称为“光纤通信之父“的外籍华人高锟先生。

早在1966年，高锟先生就提出了用玻璃代替铜线来传送信号的设想，对这个设想，许多人都匪夷所思，认为高锟精神出了问题，科学界也一致认为是绝对行不通的。但高锟先生没有气馁，固执地认为自己的见解是正确的。除了埋头研究自己的理论外，他曾亲自向当时的美国通讯界的权威贝尔实验室推销自己的想法。终于在1981年，经过他的不懈努力，第一个光纤通信系统问世了，高锟先生完成了历史性的飞跃。光纤通信被认为是人类历史上十大发明之一，也是20世纪十大发明之一。

除了光纤通信，光在日常生活中很重要的用途还有太阳能，众所周知，我们国家的能源处于危机，世界各国莫过如此，都存在能源紧缺的问题。为此，世界各地的科学家绞尽脑汁，想尽各种办法来解决这一问题。终于人类发明了利用太阳能的仪器。下一期再为读者介绍。（上）