光纖傳輸教具的制作與應用

萬建軍

【摘要】光在光纖中傳輸的現象在日常生活中接觸到的機會很少，學生會形成許多錯誤的認識。教材中的演示實驗，在光纖的另一端不易觀察到明顯的現象，更不易說明光纖能彎曲導光的特點，為提高實驗效果，克服教材實驗中的不足，對教材的實驗裝置做了改進和創新，既有趣又新穎，激發了學生的學習興趣。

【關鍵詞】光纖 傳輸 直觀 新穎

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）08-0178-01

“研究光纖是怎樣傳輸光信號的”是江蘇鳳凰科學技術出版社物理教材第17章電磁波與現代通信第三節“現代通信——走進信息時代”的內容。光在光纖中傳輸的現象在日常生活中接觸到的機會很少，因此讓學生做一做、想一想很有必要。但很多教師在引導探究時也是一帶而過，因此學生會形成許多錯誤的認識。教材中的演示實驗（如右圖），只有將光纖彎曲成S形，才能讓學生體會到，光是從光纖的一端經過多次反射而傳播到另一端的。由于外界燈泡光線的干擾，在光纖的另一端不易觀察到明顯的現象，更不易說明光纖能彎曲導光的特點。為了排除燈泡光線的影響，直觀、方便地觀察光纖能導光、能彎曲導光，提高課堂效率，結合多年教學經驗，分析教材實驗中的不足，對教材的實驗裝置做了改進和創新，自制了“觀察光纖傳輸”的教具，既有趣又新穎，激發了學生的學習興趣。

1.制作工具

剪刀、尖嘴鉗、錘子、銼刀、木塊、大鐵釘。

2.制作材料

強光手電筒、24芯單模光纜約30cm、廢舊簽字筆筆管、水果罐頭的鐵皮瓶蓋、錫箔紙、黑布、502膠、橡皮泥。

3.制作方法

①將24芯單模光纜用剪刀去掉外皮，留下內部的塑料光纖備用。取出廢舊簽字筆筆管，用剪刀去掉頭尾，管口用銼刀磨平，以防劃到手。把光纖插進筆管內，約7根，將其插緊，滴一滴502膠，以防脫落，光纖露出部分用剪刀修齊（圖1）；

②取出水果罐頭的鐵皮瓶蓋，將鐵皮瓶蓋外側用剪刀剪掉，留下中間的薄鐵皮。用尖嘴鉗將薄鐵皮沿外側彎折，以便能抓緊強光手電筒的燈頭。把水果罐頭的鐵皮瓶蓋墊在木塊上，用錘子和鐵釘在瓶蓋中心打一個圓孔，將剪刀頭部刺入、旋轉，將孔擴大，直至簽字筆筆管正好能塞入為止，用銼刀將鐵皮瓶蓋磨整，將橡皮泥抹在筆管與罐頭瓶蓋的接頭處，不能漏光，作為遮光蓋（圖2）；

③取出強光手電筒、錫紙，在強光手電筒周圍的反光面上，貼上錫紙，這樣既能使反射的光更加明亮、集中，又不易使光透過反光罩，削弱光纖的亮度（圖3）；

④取出黑布，在強光手電筒燈頭的外殼上包上一層黑布，用尖嘴鉗彎折調整遮光蓋，使其大小合適，以使罐頭蓋做成的遮光蓋能緊扣在手電筒的燈頭上，使其不至漏光，這樣才能襯托光纖輸出端的鮮艷明亮；

⑤裝配順序如圖4，裝配時要注意安全，防止手被劃傷，簽字筆筆管中的光纖束要對準且緊靠電珠。完成后如圖5。

4.使用方法

①關閉手電筒，觀察光纖另一端，沒有光輸出；

②打開電筒，觀察光纖另一端，可以觀察到鮮艷明亮的光從光纖另一端輸出；

③打開電筒，將光纖彎曲成S形，依然可以觀察到鮮艷明亮的光從光纖另一端輸出；

5.特點及用途

教具用橡皮泥、黑布、罐頭瓶蓋遮住了強光手電筒外漏的光，并用錫紙使反射的光更加集中，從而使強光手電筒的光集中在光纖中傳播。能讓學生直觀、方便地觀察出光在光纖中的傳播，彎曲光纖，也能觀察出光在光纖中的傳播。當鮮艷明亮的光從光纖的另一端傳來時，不僅能讓學生體會到光是從光纖的一端經過多次反射而傳播到另一端的，還能讓學生充分感受到了科技進步的魅力。實驗若能在較暗的環境下進行，可以突出實驗現象，提高課堂效率。

6.總結

“觀察光纖傳輸”的教具取材方便，制作成本低，制作簡單，操作方便，克服了教材中實驗現象難以觀察、實驗過程不夠安全、光在光纖中是怎樣傳輸的難以理解的不足。有條件的學校可以讓學生自己動手觀察，既有趣又新穎，使學生樂學、愛學。

參考文獻：

[1]雷宏.自制教具：水蒸氣液化裝置[J].物理教學，2016，11：41-42.

[2]劉炳升，李容等.義務教育課程標準實驗書物理9年級下冊[M].江蘇科學技術出版社，2015.