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2． 光的基礎(chǔ)知識(shí)

　　 光是通過光源內(nèi)大量的分子或原子振動(dòng)而產(chǎn)生的輻射。1894年，麥克斯韋從理論上指出，光是一種電磁波，1905年愛因斯坦提出光是一粒一粒的粒子流，每個(gè)粒子可被稱為光子。也就是說光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，光在傳播時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，而與物質(zhì)作用時(shí)又表現(xiàn)為粒子性。通常我們所說的光是電磁波的一種，它通常由紫外光、可見光和近紅外光組成，其中1-390nm 波段的光為紫外光UV，波長(zhǎng)為280-300nm波段為UV-B，它的強(qiáng)光可以殺死或嚴(yán)重?fù)p傷地球上的生物;200-280um波段為UV-C，它的強(qiáng)光可以殺死地球上一切生物，包括人類, 比紫外光頻率更高的還有X光和γ射線等; 390-760nm波段的光為可見光；波長(zhǎng)在760-1500nm為近紅外光，中紅外波段波長(zhǎng)范圍為1.5-25μm，遠(yuǎn)紅外光譜波長(zhǎng)范圍25-300μm,比遠(yuǎn)紅外光頻率更小或波長(zhǎng)更長(zhǎng)的有毫米波、微波、短波、中波和長(zhǎng)波等。而可見光又是由七色光組成的，即可見光含有紅色光、橙色光、黃色光、綠色光、藍(lán)色光和靛青光等色光[2]：?
　　　紫色/nm 靛青/nm 藍(lán)色/nm 綠色/nm 黃色/nm 橙色/nm 紅色/nm
　　　390-430 430-450 450-500 500-570 570-600 600-630 630-760

　 國(guó)際照明委員會(huì)統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是：選水銀光譜中波長(zhǎng)為700nm的紅光為紅基色光， 波長(zhǎng)為546.1nm的綠光為綠基色光, 波長(zhǎng)為435.8nm的藍(lán)光為藍(lán)基色光。常規(guī)POF一般在紫外光波段

并沒有很好的透光性，而石英光纖和特制的液芯光纖在這一區(qū)域有很好的透光率，POF在可見光區(qū)域有很好的透光率，由POF芯材選用氟化和氘化聚合物材料制備的POF在近紅外光區(qū)域才有很好的透光率。
　 光在真空中的傳播速度C為3×108m/s，光的傳輸波長(zhǎng)λ，頻率f和光速C之間關(guān)系參見如下公式:
C=fλ…………………… (1)
　 其中f的單位為赫茲Hz或1／秒(s)，波長(zhǎng)的單位為米 (m)。
　 只有真空的折射率n為1.0，故光在任一傳輸介質(zhì)的傳播速度V是光速除以該介質(zhì)的折射率，即：
光在真空中的傳播速度是最快的，傳輸介質(zhì)不同，其折射率不同，傳光速度也不同。相對(duì)而言，折射率大的傳輸介質(zhì)是光密介質(zhì)，折射率小的傳輸介質(zhì)是光疏介質(zhì)，對(duì)于POF而言，POF芯材為光密介質(zhì)，POF皮材為光疏介質(zhì)，由于光在光密媒介－芯材中的傳播速度會(huì)降低，故光在芯材中的傳輸速度慢于皮材中的傳輸速度;在空氣中，由于n≈1，光波的傳播速度接近于真空中的傳播速度C；純PMMA的折射率為1.49,故光在其中的傳輸速度約為2.01×108m/s。
　 光在均勻媒質(zhì)或不均勻媒質(zhì)中傳輸時(shí)，滿足費(fèi)瑪(Fermat) 原理，即光從空間一點(diǎn)到另一點(diǎn)是沿著時(shí)間為極值的路程而傳播的，即光沿著光程為最小或最大或恒量的路徑傳播。

3． 幾何光學(xué)理論

　 要了解POF傳光原理，必須了解一些幾何光學(xué)的知識(shí)。
　 首先光學(xué)分為幾何光學(xué)和物理光學(xué)，幾何光學(xué)是研究光在均勻介質(zhì)中的傳播特性，通常采用直線來描述，它是研究光在介質(zhì)中傳播的基礎(chǔ)光學(xué)理論。物理光學(xué)又分為波動(dòng)光學(xué)和量子光學(xué),波動(dòng)光學(xué)認(rèn)為光是一種電磁波，但它不能解釋光的微觀現(xiàn)象;量子理論認(rèn)為光的能量不是連續(xù)分布的，光是一粒粒運(yùn)動(dòng)著的光子組成，每個(gè)光子具有確定的能量。幾何光學(xué)理論的四大基本定律為：
3.1 光的直線傳播定律：在各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿直線傳播的。
3.2 光的獨(dú)立傳播定律：不同光源發(fā)出的光線從不同方向通過某點(diǎn)時(shí)，彼此不影響，各光線的傳播不受其它光線影響。
3.3 光的反射定律：當(dāng)一束光投射到某一介質(zhì)光滑表面時(shí)，保存一部分光反射回原來的介質(zhì)，這一光線稱為反射光線，反射光線、入射光線和法線位由于同一平面內(nèi)，入射線同法線組成的角稱為入射角，反射光線同法線組成的角稱為反射角，反射角等于入射角，即θ1=θ3, 其絕對(duì)值相等，這就是反射定律。

3.4 光的折射定律：當(dāng)一束光投射到某一介質(zhì)光滑表面時(shí)除了有一部分光發(fā)生反射外，還有一部分光通過介質(zhì)分界面入射進(jìn)第二傳輸介質(zhì)中，這一部分光線稱為折射光線，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，折射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)。折射光線同法線組成的角稱為折射角，入射角的正弦值同折射角正弦值的比值為一恒定值，這就是折射定律。需要指出的是采用幾何光學(xué)分析光在某一研究對(duì)象中的傳輸特性時(shí)，這一研究對(duì)象的幾何尺寸必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)，這樣才能忽略波長(zhǎng)的長(zhǎng)度，否則就必須采用物理光學(xué)分析光在研究對(duì)象中的傳輸特性。也即是光纖纖芯直徑是所傳播光波長(zhǎng)的幾十倍或幾百倍時(shí)，其傳播現(xiàn)象就可用幾何光學(xué)而不用波動(dòng)光學(xué)來研究。

學(xué)習(xí)下

SKNAHT

塑料光纖，沒怎么聽過，有更詳盡的資料嗎？