科學玩具－光學－四處碰壁

原文發表於Yahoo奇摩部落格2009年02月22日。

當遇到一些外國的節日，像是萬聖節或聖誕節，百貨公司的玻璃櫃內或大賣場的陳列架上，總是可以看見忽亮忽暗，像是眾多螢火蟲的燈飾，有些高檔的展示品還能週期性地變化各種顏色，營造出奇幻的感覺，並增添過節的氣氛。

我這支光纖棒有項神奇的附加功能

只要對著空中搖一搖，就可以改變顏色，就像是巫師的魔法棒一般地神奇

但其實變色道理很簡單，真的是江湖一點訣～

這是利用光學玻璃纖維（簡稱光纖）來傳遞光線的。仔細一瞧，可以發現光並不是像直線一樣前進，而是跟著光纖彎曲了。光纖其實是一條纖細、純淨的玻璃絲，當手電筒燈泡亮著的時候，光線會沿著玻璃絲前進到最末端，並在最末端將光線釋放出來。

你所看到的小亮點，都是光纖的最末端，光線便由此處釋放出來

簡單的光纖棒是由一隻手電筒和一捆光纖所組成。而現在逐漸普及的傳送資訊用光纖的中心也是玻璃絲，外面再包覆著一層保護用的尼龍絲所製成的。當光線在光纖中行進時，發生全反射現象，於是光纖的彎曲造就了光線的彎曲假象。

不需要章法的亂搖，當停下來時，所顯現的顏色就會變成另外一種

直線前進的光線為何看起來會轉彎呢？當光照射透明物質表面的時候，會同時發生部分反射和部分折射的現象。而當一束光由速率慢的介質傳到速率快的介質時，折射角會大於入射角，若將入射角漸漸變大，則到某一角度時，折射角會大於90度，此時光線會全部反射回來，而看不到折射的光線，稱為全反射，這時的入射角被稱為「臨界角」。

從紅色、藍色、綠色、橘色一直循環變化著

每搖一次顏色就變化一次

只要能保持入射角大於臨界角，光就可以被侷限在玻璃纖維內傳播，優點是製造成本低廉、截面積小、能量消耗低，再加上光纖搭載訊號的能力大，可以同時傳遞多組互不干擾的訊號。像近來中X電信所推動的光纖優惠方案，就是鼓勵客戶將傳統的電話電線、Cable線換成光纖電纜。新蓋的大樓也都會預埋光纖線路，方便住戶使用。

便宜的光纖戒指燈可以將各種顏色的光源傳送到光纖末端釋放出來

而光線在好的玻璃纖維中的能量散失是非常少的

光纖也進一步用於影像的傳送，原因就在於光也可以當成是一種資訊。依照個人因為胃液逆流而傷及食道的親身經歷，到醫院照胃鏡時，會先請護士讓你仰著頭含液態麻醉藥，讓喉嚨麻醉，然後才由醫生將內視鏡從口腔中穿過食道，伸入胃裡，透過光纖和微小的LED光源，就可以清楚地從螢幕中看見胃壁黏膜的狀況，從而觀察病症，對症下藥而不必動刀。

可是，這種「玻璃纖維」，真的和我們平常所認知的「玻璃」一樣嗎？想想看！下次再告訴你它的玄機。