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第5课—导光光纤
人工智能教育 四年级上册
1
智能目标
2
观察思考
3
智能体验
4
知识宝典
5
交流讨论
6
智能故事
目录
智能目标
1
搭建导光光纤电路
认识光纤
1
2
智能故事
课后实践
综合评价
交流讨论
知识宝典
智能体验
观察思考
智能目标
2
观察思考
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观察思考
智能目标
家里在安装宽带的时候，你听说过“光纤到家”这样的广告语吗，光纤是什么呢？
光纤和光又有什么不同呢？
“
3
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智能目标
1. 准备下列材料：
2. 搭建下图所示的电路
名称
代号
实物图
数量
固定板
?
?
1个
电池盒
19
?
2个
电池
?
?
2对
开关
15
?
1个
导光光纤
?
?
1条
光纤帽
?
?
1个
七彩LED灯
9
?
1个
3.使用光纤帽连接光纤与二极管。闭合开关，在光纤的另一头观察
4
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在上面的体验中，我们使用光纤使二极管发出的彩色灯光传输到了光纤的另一端。那么，什么是光纤呢？
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤的传输原理是“光的全反射”。
光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。
而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。
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微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。
光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。
光纤通信的原理是在发送端首先要把传送的信息（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。
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光纤通信有以下的优点：
通信容量大、传输距离远；
一根光纤的潜在带宽可达20THz。
采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。
400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低0.2dB/km，这比任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。
2. 信号干扰小、保密性能好；
3. 抗电磁干扰、传输质量佳，电通信不能解决各种电磁干扰问题， 唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
4. 光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；
5. 材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。
6. 无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
7. 光缆适应性强，寿命长。
光纤通信有以下缺点：
1. 质地脆，机械强度差。
2. 光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。
3. 分路、耦合不灵活。
4. 光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
5. 有供电困难问题。
5
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光纤相比于一般的导线有什么优点呢？
2. 光纤是光的一种吗？
6
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1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：
在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？
难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是光的全反射的作用，由于水等介质密度比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
光纤的发明
7
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询问父母你家的宽带运营商是哪一家，
并打客服电话询问你家的宽带是否是光纤宽带
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自评
同学评
老师评
我会搭建导光光纤电路
我认识了光纤
教师评语
同学们再见
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