散射損耗
在黑夜里,用手電筒向空中照射,可以看到一束光柱。人們也曾看到過夜空中探照燈發(fā)出粗大光柱。那么,為什么我們會看見這些光柱呢?這是因為有許多煙霧、灰塵等微小顆粒浮游于大氣之中,光照射在這些顆粒上,產(chǎn)生了散射,就射向了四面八方。這個現(xiàn)象是由瑞利最先發(fā)現(xiàn)的,所以人們把這種散射命名為“瑞利散射”。
散射是怎樣產(chǎn)生的呢?原來組成物質(zhì)的分子、原子、電子等微小粒子是以某些固有頻率進行振動的,并能釋放出波長與該振動頻率相應(yīng)的光。粒子的振動頻率由粒子的大小來決定。粒子越大,振動頻率越低,釋放出的光的波長越長;粒子越小,振動頻率越高,釋放出的光的波長越短。這種振動頻率稱做粒子的固有振動頻率。但是這種振動并不是自行產(chǎn)生,它需要一定的能量。一旦粒子受到具有一定波長的光照射,而照射光的頻率與該粒子固有振動頻率相同,就會引起共振。粒子內(nèi)的電子便以該振動頻率開始振動,結(jié)果是該粒子向四面八方散射出光,入射光的能量被吸收而轉(zhuǎn)化為粒子的能量,粒子又將能量重新以光能的形式射出去。因此,對于在外部觀察的人來說,看到的好像是光撞到粒子以后,向四面八方飛散出去了。
光纖內(nèi)也有瑞利散射,由此而產(chǎn)生的光損耗就稱為瑞利散射損耗。鑒于目前的光纖制造工藝水平,可以說瑞利散射損耗是無法避免的。但是,由于瑞利散射損耗的大小與光波長的4次方成反比,所以光纖工作在長波長區(qū)時,瑞利散射損耗的影響可以大大減小。
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