身邊的物理學(xué)

1、物理學(xué)與人類文明身邊的物理學(xué)物理知識在生活中的體現(xiàn)物理知識無處不在，物理原理成就了許多高科技產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，物理知識指導(dǎo)著人類改變世界，了解身邊的物理知識不僅是自我能力的體現(xiàn)，更是改變世界、創(chuàng)造美好生活帶必備工具靜電現(xiàn)象靜電的產(chǎn)生 電子由于外力作用轉(zhuǎn)移到其他物體，導(dǎo)致正負(fù)電荷不平衡，對外表現(xiàn)帶電靜電的危害靜電大量聚集產(chǎn)生高壓，有可能擊穿電子元件，損壞儀器、設(shè)備靜電引起爆炸靜電釋放產(chǎn)生火花，引起易燃物爆炸油罐車后面為何拖著鐵鏈？在油罐車運(yùn)輸過程中，會(huì)因?yàn)榛蝿?dòng)而使油與罐體摩擦而聚集大量電荷，當(dāng)聚集到一定量時(shí)就會(huì)釋放，極有可能引燃油進(jìn)而使油管爆炸，釀成人間悲劇靜電在印刷業(yè)中的應(yīng)用靜電復(fù)印機(jī)的工作原理圖復(fù)

2、印過程圖靜電除塵器 靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。靜電除塵器與其他除塵設(shè)備相比，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中00150m的粉塵，而且可用于煙氣溫度高、壓力大的場合。實(shí)踐表明，處理的煙氣量越大，使用靜電除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)用越經(jīng)濟(jì) 雷電 閃電是一種自然現(xiàn)象，通常是暴風(fēng)云（產(chǎn)生電荷底層為陰電，頂層為陽電，而且還在地面產(chǎn)生陽電荷，跟著云移動(dòng)。正電荷和負(fù)電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的傳導(dǎo)體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負(fù)電的云層相遇；負(fù)電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正負(fù)電荷終于克

3、服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導(dǎo)氣道從地面直向云涌去，產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。 在閃電過程中，會(huì)以為放電而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧和氮的氧化物，臭氧可以阻擋紫外線對地球生物的傷害，而氮的氧化物經(jīng)過一系列反應(yīng)后隨著降雨落到地面，以營養(yǎng)物質(zhì)的形式被植物吸收。這也是地球可以出現(xiàn)早期生命的一個(gè)重要因素每年都會(huì)有人、建筑、樹木遭遇雷電的襲擊，因此在陰雨天預(yù)防雷電襲擊就應(yīng)該十分注意陰雨天如何預(yù)防雷電襲擊 1.注意關(guān)閉門窗，室內(nèi)人員應(yīng)遠(yuǎn)離門窗、水管、煤氣管等金屬物體 2.關(guān)閉家用電器，拔掉電源插頭，防止雷電從電源線入侵 3.在室外時(shí)，要及時(shí)躲避，不要在空曠的野外停留。在空曠的野外無處躲避時(shí)，應(yīng)盡量

4、尋找低洼之處（如土坑）藏身，或者立即下蹲，降低身體高度 4.遠(yuǎn)離孤立的大樹、高塔、電線桿、廣告牌 5.立即停止室外游泳、劃船、釣魚等水上活動(dòng) 6.如多人共處室外，相互之間不要擠靠，以防雷擊中后電流互相傳到 7.在戶外不要使用手機(jī) 8.雷雨天盡量少洗澡，太陽能熱水器用戶切忌洗澡。 激光器 1954年制成了第一臺微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束（基礎(chǔ)） 1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍（推廣） 1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺紅寶石激光器（誕生）激光的產(chǎn)生 光學(xué)諧振腔工作原理圖原理簡介 激勵(lì)源使介質(zhì)出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。各種激勵(lì)方式又被形象地稱為泵浦

5、或抽運(yùn)。不斷泵浦才能維持上能級粒子數(shù)多于下能級，不斷獲得激光輸出 ，有了前兩者只能保證實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)用光學(xué)諧振腔進(jìn)行放大產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光，從部分反射鏡一端輸出。 激光的用途 1.利用激光集中而極高的能量，可以對各種材料進(jìn)行加工，能夠做到在一個(gè)針頭上鉆200個(gè)孔 2.激光可以作為一種在生物機(jī)體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應(yīng)的手段，已在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用上取得了良好效果 3.激光作為測距光源，由于方向性好、功率大，可測很遠(yuǎn)的距離，且精度很高 4.通信領(lǐng)域，一條用激光柱傳送信號的光導(dǎo)電纜，可以攜帶相當(dāng)于2萬根電話銅線所攜帶的信息量 5.激光在受控核聚變中也有用途。將激光射到氘與氚混合體中，激光所

6、帶給它們巨大能量，產(chǎn)生高壓與高溫，促使兩種原子核聚合為氦和中子，并同時(shí)放出巨大輻射能量。由于激光能量可控制，所以該過程稱為受控核聚。 光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。 光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢 1.1.頻帶寬頻帶寬。頻帶的寬窄代表傳輸容量的大。頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在帶寬度就越大。在VHFVHF頻段，載波頻率為頻段，載波頻率為48485MHz5MHz300Mhz300Mhz。帶寬約。帶寬約250MHz250MHz，只能，只能傳輸傳輸2727套電視和幾十套

7、調(diào)頻廣播?？梢姽馓纂娨暫蛶资渍{(diào)頻廣播?？梢姽獾念l率達(dá)的頻率達(dá)100000GHz100000GHz，比，比VHFVHF頻段高出一百頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz30000GHz。 2.損耗低。損耗低。最好的電纜在傳輸800MHz信號時(shí)，每公里損耗在40dB以上。光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸1.31um的光，每公里損耗在035dB以下，若傳輸1.55um的光，每公里損耗更小，可達(dá)02dB以下。此外，光纖

8、傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進(jìn)行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。 3.3.重量輕重量輕。因?yàn)楣饫w非常細(xì)，單模光纖芯線直徑一般為4um10um，外徑也只有125um，加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等，用448根光纖組成的光纜直徑還不到13mm，比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便。 4.4.抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)。因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?，故光纖傳

9、輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱耍诠饫w中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，因而利于保密。 5.5.保真度高保真度高。因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。實(shí)際測試表明，好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上，交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上，遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。 6.6.工作性能可靠工作性能可靠。我們知道，因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長，無故障工作時(shí)間達(dá)50萬75萬小時(shí)，其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的

10、激光器，最低壽命也在10萬小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。 7.成本不斷下降。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還會(huì)進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價(jià)格會(huì)越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對優(yōu)勢 光纖傳輸信號衰減的原因 在實(shí)際的應(yīng)用中，信息需要通過光纖傳輸很遙遠(yuǎn)的距離，短距離微不足道的信號損耗會(huì)積累起來，有可能影響通信質(zhì)量，這就需要在傳輸一定的距離后放大信號。那么信號為什么會(huì)衰減呢？是由哪些原因造成的呢？ 本征本征。是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等； 彎曲彎曲。光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗； 擠壓擠壓。光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗 ； 雜質(zhì)雜質(zhì)。光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失， 不均勻不均勻。光纖材料的折射率不均勻造成的損耗； 對接對接。光纖對接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8m），端面與軸心不