流动的光_物理知识

4．流动的光

我们知道，光线通常都是直线传播的，那你见过像水一样流动的光线吗？和我们一起试试吧！

Tools　材料和工具

●空易拉罐

●一只小灯泡

●一节干电池

●两段导线

●一个白色盘子

●透明胶带

●一把锥子

Process　游戏步骤

（1）用锥子在易拉罐靠近底部的侧面扎一个直径为3毫米的小圆孔。将小灯泡、干电池和导线连接，组成一个简单的串联电路。在易拉罐顶部的开口处把通电发光的小灯泡放入罐中。

（2）在黑暗的房间里，把白色盘子放在小孔的对面，移动盘子，直到从小孔中透出的光线照射到盘子上，形成光斑。

（3）用透明胶带从外面将小孔封住，向易拉罐中罐满水。此时移动盘子，找到光斑。光斑还在原来的方向吗？

（4）撕开胶带，让水流出来。盘子上还有光斑吗？移动盘子接住水流，在水流和盘子接触的地方，你看到了什么？

流动的光

Physics　物理原理

当光线从水中入射到空气中时，除非垂直界面照射，否则都会发生方向的改变，这就是光的折射现象。在一定条件下，光照射的水与空气的界面上时，甚至会发生全反射，光束完全被水与空气的界面反射回水中，不会进入空气中。

当光从折射率大的介质（称为光密介质）进入折射率较小的介质（称为光疏介质）时，如果入射角大于某个临界角时，光线将不会进入光疏介质，而是被界面全部反射回光密介质，这就是全反射。比如第一种材料是bō璃，第二种材料是空气，可以计算出它们之间的临界角为42度，让进入bō璃的光线在界面的入射角大于42度，光线就会被封闭在bō璃中，并沿着bō璃前进了。在上面的游戏中，光线在水流中发生了全反射，顺着弯曲的水流传播，因此在水流和盘子接触的位置才能找到光斑。

超级链接

光导纤维就是利用光的全反射原理制造的，它是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。在光导纤维的结构中，有起着导光作用的芯材和能将光封闭在芯材之中的皮层。光导纤维把光闭合在纤维中，可以将光的明暗、光点的明灭变化等信号从一端传送到另一端。

光导纤维吊灯

利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。同传统的通信方式相比，光纤通信优势明显，一对金属电话线至多只能同时传送1000多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通100亿路电话。铺设1000千米的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信，只需几千克石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。