引用;走进2009诺贝尔物理奖

引用;走进2009诺贝尔物理奖

2010-05-13 09:03:17 阅读8 评论3 字号:

一、新闻背景:

北京时间10月6日下午5点45分,2009年诺贝尔物理学奖揭晓,本年度诺贝尔物理学奖奖金为1000万瑞典克朗,原香港中文大学校长高锟获得其中一半的奖金,两位美国科学家各分享四分之一的奖金。高锟的获奖理由为-----“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”。

高锟被誉为“光纤之父”,早在1966年,高锟首次提出用玻璃纤维作为光波导用于通讯的理论:把玻璃除去杂质制造成比头发丝更细的光纤,取代铜导线作为长距离的通讯线路。这个理论引起了世界通信技术的一次革命,随着{dy}个光纤系统于1981年成功问世,高锟“光纤之父”美誉传遍世界。

二、素材观察:

现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信,而其中光纤通信是主体,光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式,光纤通信中的光波主要是激光,因为激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点。采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信,我国光纤通信已进入实用阶段。

光纤通信之所以受到人们的极大重视,这是因为和其它通信手段相比,具有无以伦比的优越性:从理论上讲,一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000 亿个话路,其通信容量大;光纤具有极低的衰耗系数,若配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百公里以上,在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是xx可能的;光波在光纤中传输时只在其芯区进行,基本上没有光“泄露”出去,其保密性能极好;光纤不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀,可挠性强;等等。

光纤通信的原理是:在发送端把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。

光纤通信必须要有光纤,光纤的主要作用是传导光,将传输的光信号从一地如实地利用光的反射传到另一地,实现光信号的长距离异地传输。光纤由内芯和包层组成,内芯一般为几十微米或几微米,比一根头发丝还细;外面层称为包层,包层的作用就是保护光纤。 实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。

 

三、原创xx:

1.2009年诺贝尔物理奖获得者之一是被誉为“光纤之父”的原香港中文大学校长高锟,早在1966年,高锟首次提出用玻璃纤维作为光波导用于通讯的理论。在2009年10月在山东省举办的第十一届全国运动会上,光纤网覆盖所有运动场馆,光纤的主要用途是(     )

A.通信       B.输电         C.导热        D.照明

2. 当前全球有四大xxxx系统,分别是美国的全球xxxxxx系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯系统、欧洲在建的“伽利略”系统、中国的北斗系统。我国计划在2015年建成由35颗左右卫星组成的星座,形成中国人自己的xxxxxx系统,实现全球定位。如图所示为北斗卫星导航系统示意图,该系统在传递信息过程中主要依靠   (    )                                              

A.电磁波         B.超声波    

C.次声波        D.光导纤维

 

3.现代通信主要利用电磁波和光纤,关于电磁波和光纤说法中叙述正确的是(     )

A.光纤通信传输的信息量很大,主要用于无线电广播

B.卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信

C.电磁波的应用对人类有利无害

D.电磁波不能在真空中传播

4.关于电磁波、光纤和现代通信,下列叙述不正确的是               (     )

A.卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站,进行通信

B.光纤通信具有传输信息量大、高抗干扰及光能损耗小等优点

C.电磁波可以在真空中传播

D.电磁波的频率越高,在空气中传播的速度越大

5.最近学校微机室接入了光纤宽带,八(1)班的同学们上完信息课,从微机室中出来,大家议论纷纷,有以下几种说法,你认为不正确的是                  (    )

A.利用上网可以查阅所需的各种资料,比资料室中要全多了

B.利用上网可以看到不断更新的新闻,比报纸要快多了

C.利用上网可以发送电子邮件,把人们的空间距离缩短了

D.只有收件人的计算机打开着,我们才能向他发送电子邮件

6.小敏家电脑刚刚接入光纤宽带时,小敏曾思考这样的问题:在漫长的线路上,光纤免不了要拐弯、缠绕,而光在同种均匀介质中是沿直线传播的,激光通信信号怎能从一端传到另一端呢?后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中,终于明白了:激光信号在光纤中                                             (     )

A.就像水流沿弯曲水管流动那样       B.就像电流沿弯曲导线传播那样

C.不断地经光纤壁反射而向前传播     D.不断地在光纤中折射而向前传播

7.下图所示的四种光学现象中,能用光的反射规律解释的是            (     )

 

 

 

8.光从光导纤维的一端射入,在内壁发生多次反射。现在光纤中一束光线入射到光纤外套的内壁上发生反射,若反射角为300,则入射角为                  (     )

A.00            B.300             C.450        D.900

9.关于光在光导纤维中反射情况,下列说法正确的是              (     )

A. 当入射光线与反射面的夹角为20°时,反射角也为20°

B. 入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线

C. 入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°

D. 在光导纤维中的反射不遵守光的反射定律

10.春节期间,张小花等几位同学到电信局打长途电话,工作人员热情接待并耐心给她们进行了讲解,以下几种说法中,你认为不正确的是                   (     )

A.程控电话交换机是靠计算机的程序实现自动接通电话机的

B.程控电话中的遇忙回叫,能等对方电话空闲时,自动回叫接通

C.程控电话中的上翻回拨,对方来电话时,你没有接,可以直接回拨对方电话号码

D.现在的程控电话不能用光缆传输信息

11.随着现代科技的发展,为了减少传输损耗,现在用高纯度的石英玻璃拉制成光导纤维来传递光信号。打电话时,电话机把________变成强弱变化的电信号,电信号进入激光发射机,经能量转换后,辐射出相应的________光信号;光信号沿着________传输到光接收机,把光信号再转化成相应的________,受话机又把________复原成声音,我们就可以听到对方讲话了。

12.现代通信主要由卫星通信和         通信两种方式组成;通信卫星转发信号是通过         来实现的;通信卫星在赤道上空3.6×107 km高的轨道上运行,它与地球同步转动,则卫星相对地面是          。

13.子文的爸爸新买了一台数码相机,数码相机镜头采用的光学元件是________;用这类光学元件做成的眼镜是________(填“远”或“近”)视镜;当相机的电池电能耗尽,用充电设备把相机与家中的插座相连,为相机充电的过程中,能量由电能转化为________;到三峡旅游后,子文的爸爸要把所拍的相片用电子邮件传送给友人,若电子邮件是以光速传播,光在光缆中的传播速度为2×108m /s,地球的周长约为4×107m,电子邮件绕地球一周大约需要________时间。 

14.光在空气中的传播速度约为3×108_____,在光导纤维中的传播速度是空气中的2/3,则光在光导纤维中的传播速度是________km/s,在医院常用到紫外线xx灯和B型超声波检测仪,假设紫外线和超声波的传播速度分别为v1、v2,则v1_____v2(选填“>”、“<”或“=”)

15.如下图所示,是某科学家截取的一路激光在光导纤维中传播的一个截面,其中L1为入射光线,L2为出射光线。请在图中画出反射面。(位置正确即可)

 

 

 

16. 光纤通信是利用激光通过光纤来传递信息的。光从下图示的光纤一端射入,从另一端射出。请将图中未完成的光路部分补充完整。

 

 

 

 

 

 

17.光在光导纤维中会发生多次反射,为了探究光的反射情况,王子文同学进行了如下探究:如图,在平面镜的上方垂直放置一块光屏,光屏由可以绕ON折转的E、F两块板组成。让一束光贴着光屏左侧的E板沿AO方向射到O点,在右侧F板上能看到反射光线OB。实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径,这是因为光在光屏上发生了      (填“镜面”或“漫”)反射。若将F板向后折转一定的角度,则在F板上    (填“能”或“不能”)看到反射光,此时反射光线和入射光线     (填“在”或“不在”)同一平面内。

 

四、参考答案:

1.A    2.A   3.B    4.D    5.D     6.C    7.B    8.B    9.B   10.D

11.声音   强弱变化的   光导纤维(光纤)  电信号   电信号   12.网络   静止  

13. 凸透镜   远    化学能    0.2s      14. m/s  2×105   >

15.(图略,提示:运用光的反射定律,平面镜、凸面镜、凹面镜均可) 

16. (图略,提示:运用光的反射定律)       17. 漫   不能   在

 

           2010年1月《物理教学探讨》

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