2013年1月4日

生活科學-光學-日本の驚焰



年初帶著一家三口去了一趟日本,當作給妻小一份禮物,但是對於我來說,除了休息、拓寬視野之外,最重要的,還是沒有忘記找尋一些意料之外的教學素材。所以整段五天四夜的旅程中,我的四隻眼睛一定是盯著每一個擦身而過的美女,以及每一樣可以參考借鏡的物品,一直思考著,大腦也一直沒有間斷過這個動作。
由於是在成田機場降落,所以導遊一定會在下飛機之後,去一趟附近的購物商場,雖然總是聽過一句話:「外國的月亮比較圓」而不服氣,可是一到人家的土地上一看,真的還是有不一樣的感受,值得學習的地方真的頗多。
商場外的書店、玩具店和服飾店,看到這種招牌,我就沒抵抗力了

老婆則是因為肚子餓,所以陪著她逛到了油炸食品區
但也因為我的不離不棄,所以也在此發現了一種科學技術的應用

遠遠一看,一個鍋子底下,擺放著炭火,雖然這是再也平常不過的,但木炭直接放在室內木製平檯上,不怕失火嗎?不怕一氧化碳中毒嗎?而且這團火焰仍在晃動中呢!
不得了了!外面竟然還有一層玻璃罩著,玻璃會爆裂吧!日本人怎麼會做這種危險的商品展示?太不合常理了。靠近一看,燒得通紅的木炭完全沒有熱氣逼人的感覺,假的啦~
仔細一瞧,玻璃罩內僅僅是一條纖維絲,底部通以橘黃光,光線從纖維周圍散射出來以模擬火焰,馬達帶動了纖維晃動,形成了視覺暫留的效果,為了怕纖維絲亂飄,所以把它侷限在玻璃罩內,也防止好奇民眾伸手觸摸的破壞意外。
這種纖維,是從一根棒狀的原始材料加以抽拉而成。首先將材料架在慢速旋轉的車床上,並通入二氧化矽以及二氧化鍺,最後加熱直到內部形成玻璃為止。此外在高溫爐將玻璃熔化之後,熔融的玻璃會被機器抽拉成圓柱形的細長纖維,為了保持光纖的口徑是一致的,這部機器會自動控制加速或減速,以維持一定的光纖品質。

和髮絲一樣細的光纖由玻璃或塑膠製成,傳送資訊的方式如下,首先會將資料數位化,然後以資料封包的方式,由電流承載著。接著再以雷射光將電流轉換為光的脈衝訊號,再發射至光纖電纜中,以每秒繞行地球七圈半的光速傳送。在另一邊裝有光電二極體的接收器中,接收抵達的脈衝後,將其還原成電流,所以能解讀重製出原始的資料。
這是高雄科工館曾經展出的水柱光纖
利用水柱來使光線彎曲
其實是利用了部分雷射光線在水柱內產生全反射的現象

光線會從外殼反射折回,因此光的資訊在同一條光纖中,可以以不同的路徑傳送,甚至不同的資料也能藉由不同的波長,同時間通過狹小的光纖。和一般傳統的銅電纜比較起來,現在的光纖電纜裡面包含著一百條以上的光纖束,可同時承載一千萬通以上的電話量,是資訊傳輸的高速公路。

這盞火焰燈,只是玻璃纖維的生活應用之一,其實,光纖真正的貢獻是加速了人類資訊流通,而且加速不是十倍,也不是百倍,而是千萬倍之譜。

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