2.4 光学玻璃纤维
物理光学课后答案叶玉堂
王伟整理
1
光学教程第二版 叶玉堂 第二部分 物理光学课后习题答案
（2） Ex E0 cos(t kz) ， E y E0 cos(t kz / 4)
（3） Ex E0 sin(t kz) ， Ex E0 sin(t kz)
解：（1）∵ Ex
E0
sin(t
kz)
E0
cos(t
kz ) 2
2) 2)
rs
sin( 2 sin( 2
1 ) 1)
sin(1 sin(1
2) 2)
rs
（2） rp
tan(1 tan(1
2) 2)
rp
tan( 2 tan( 2
1 ) 1)
tan(1 tan(1
2) 2)
rp
（3） ts
2 sin 2 cos1 sin(1 2 )
t s
2 sin1 sin(1
1 )
s in 1 s in 2
c os 2 cos1
4sin 2 2 cos2 1 sin 2 (2 1) cos2 (2
1 )
n2 cos2
4sin 2 2 cos2 1
n1 cos1 sin 2 (2 1) cos2 (2 1)
Tp
王伟整理
3
光学教程第二版 叶玉堂 第二部分 物理光学课后习题答案
n1，光纤包层的折射率为 n2，并且 n1 >n2。（1）证明入射光
的最大孔径角 2u 满足：sin u n12 n22 ；（2）若 n1 1.62 ，
u u
n2 1.52 ，最大孔径角为多少？
n2
c
n1
解：（1）如图，为保证光线在光纤内的入射角大于临界角，必须使入射到光纤端面的光线
(word完整版)玻璃纤维成份和性能
玻璃纤维行业基本概念：玻璃纤维成份和性能生产玻璃纤维的基本原料是：石英砂、腊石、石灰石、白云石,为了熔化以上物质，还要加入硼酸和萤石作助熔剂。
玻璃纤维按所含Na2O成分的多少分三类：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维。
无碱玻璃纤维中含有SiO255~57%,Al2O3 10～17％，CaO 12~25％,MgO 0～8%,B2O3 8。
5%，Na2O 0。
5％.中碱玻璃纤维Na2O 含量为12%，高碱玻璃纤维Na2O含量为15%,其它成分一样，含量稍微变动.从性能上看，无碱、中碱、高碱玻璃纤维其强度依次降低、耐久性依次变差、绝缘性依次减弱,只是耐酸性依次增强。
无碱玻璃纤维多用于增强和绝缘材料,高碱玻璃纤维多用于稀酸环境,如蓄电池隔板、电镀槽、酸贮罐、酸过滤材料等，中碱玻璃纤维因价格优势在中国得到普遍使用.玻璃纤维与金属相比具有高强度、耐腐蚀、透光性和绝缘性好等特点.玻璃纤维生产工艺生产玻璃纤维常用的方法有两种：池窑法直接拉丝、球法坩锅拉丝.池窑法直接拉丝是将矿物原料磨细配制送入单元窑,用重油燃烧加热熔化物料后直接拉丝，具有产量大、质量稳、能耗低的特点，球法坩锅拉丝是从市场上购进玻璃球然后再通过电加热熔化拉丝，所用坩锅有陶土坩锅、全铂坩锅、代铂坩锅之分，前者只能用平板碎玻璃生产高碱玻璃纤维，全铂坩锅能耐高温且能制出干净纯净玻璃纤维，但单炉需铂铑合金3~4公斤，造价昂贵，现在主要用代铂坩锅，即熔化部分为耐高温陶土材料，拉丝漏板用铂銠合金材料,单炉用贵金属0.6 公斤既可，节省造价，但质量不如全铂坩锅，适合我国.球法坩锅拉丝所用漏板为50～800孔，单丝直径在9微米以下，一般需经过加捻纺织后制成各种玻璃纤维制品，此法能耗大、质量不稳定，但非常灵活,可补充池窑拉丝的一切空白。
池窑拉丝用漏板为800~4000孔,单丝直径在11微米以上。
单丝用浸润剂涂油保护后集束成原丝，如果用于增强塑料则必需涂覆偶联剂.浸润剂的作用是：A浸润保护作用B粘结集束作用C防止玻璃纤维表面静电荷的积累D为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性E使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性，五种性能使下游复合材料是有理想的物理、力学、化学、电学以及耐老化等应用性能。
CRH3-380BL型动车组列车网络控制系统
支持4095个设备，其中有256个是能参与消息传送的站。
Data 据 节点 MVB 数 节点 列车总线 WTB 节点
MVB
MVB
设备总 线
车 辆 总 线
列车通信网络拓扑结构
（1）车辆总线MVB的特点
传输速率 时 介 延 质
1.5Mbits/s 0,001 秒 双绞线、光纤 255 个可编程设备 4095 简单的传感器/执行器
• 从CCU功能
从CCU和主CCU的运行程序相同，但没有主动控制过程。从 CCU监视主CCU的状态，并在主CCU发生故障时，接管主CCU 的工作。但主、从CCU对高压设备硬件的保护功能除外。
• 列车主CCU功能 除了主CCU的工作之外，列车主CCU还执行整车更高 等级的控制：
• • • • 评估司机操作台上的控制元件； 整车的牵引设置点生成； 速度自动控制； 更高等级的列车控制功能，例如司机安全装置（DSD）、 中心距离和速度记录（CDS）； • 列车保护系统与列车控制系统的接口； • 更高等级的静态检测和自动整备控制；
从站数量
传输距离
双绞线< 200 m，光纤<2000m
（2）MVB传输介质
• ESD 电气短距离介质传送距离≤20米，使用标准的RS-485收发器，每段最多支持32个设备；
• EMD 电中距离介质传送距离≤200米，每段最多支持32个设备，屏蔽双绞线，变压器隔离；
• OGF 光学玻璃纤维介质，星型连接或点到点方式下最大距离2000米。 不同的介质间通过耦合器连接
•网关
每个牵引单元有两个网关，但只有指定给主CCU的网关才参与 WTB和MVB通讯。从CCU网关不工作。 网关负责从列车总线（WTB）到车辆总线（MVB）的过程数据编 组和消息数据发送。 网关进行初始化工作，包括“TCN初始化”和“逻辑初始化” （UIC初始化），并提供经计算验证的配置。
光学玻璃折射率范围
光学玻璃折射率范围光学玻璃是一种用于制造光学元件的特殊玻璃，它具有特定的折射率范围。
折射率是光线从一种介质进入另一种介质时的折射程度，是光学玻璃重要的光学性质之一。
本文将介绍光学玻璃的折射率范围，以及其对光学元件性能的影响。
光学玻璃的折射率通常介于1.4到2.0之间，不同种类的光学玻璃具有不同的折射率范围。
其中，低折射率玻璃的折射率一般在 1.4到1.6之间，高折射率玻璃的折射率一般在1.6到2.0之间。
这个范围的选择是为了满足光学元件在不同应用中的需求。
低折射率玻璃在光学元件中常用于制造透镜、棱镜等，它们可以用来改变光线的传播方向和聚焦光线。
低折射率玻璃具有较小的折射率，能够减小光线的折射和反射，从而提高光学元件的透光率。
此外，低折射率玻璃还具有较小的色散性，可以减少不同波长的光线在通过光学元件时产生的色差，提高光学系统的色彩还原性能。
高折射率玻璃在光学元件中常用于制造棱镜、分光镜等，它们可以用来分离和偏转光线。
高折射率玻璃具有较大的折射率，能够使光线更强烈地弯曲，从而实现光线的分离和偏转。
此外，高折射率玻璃还具有较大的色散性，可以使不同波长的光线在通过光学元件时产生较大的色差，用于光谱分析和色彩测量等应用。
选择合适的折射率对于光学元件的设计和性能有着重要的影响。
过高或过低的折射率都会导致光学元件的性能下降。
过高的折射率会增加光线的反射和折射，降低透光率，影响光学系统的亮度和清晰度。
过低的折射率会导致光线无法聚焦或无法良好地分离和偏转，影响光学元件的功能和效果。
除了折射率，光学玻璃还具有其他重要的光学性质，如折射率的色散性、透过率、热学性质等。
这些性质的综合考虑，才能选择适合特定应用的光学玻璃。
光学玻璃的折射率范围是光学设计师在设计光学系统时的重要参考依据，它决定了光学元件的形状、尺寸和材料选择。
光学玻璃的折射率范围是光学元件设计和性能的关键因素之一。
不同种类的光学玻璃具有不同的折射率范围，适用于不同的光学元件制造。
玻纤化学成分
玻纤化学成分玻璃纤维是一种由玻璃制成的纤维材料，其化学成分主要包括硅、钠、钙、铝和镁等元素。
玻璃纤维的主要成分是二氧化硅（SiO2），其含量通常在50%以上。
二氧化硅是一种无色、无味的化合物，具有很高的熔点和熔化热，是玻璃纤维具有优异性能的基础。
二氧化硅的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，因此玻璃纤维具有较好的耐腐蚀性。
玻璃纤维中还含有一定比例的氧化钠（Na2O）、氧化钙（CaO）、氧化铝（Al2O3）和氧化镁（MgO）等氧化物。
这些氧化物的添加可以改变玻璃纤维的物理性能和化学性质，使其适应不同的应用领域。
氧化钠是一种白色晶体，可溶于水。
在玻璃纤维中，氧化钠可以增加玻璃纤维的抗拉强度和耐磨性，同时降低玻璃纤维的熔点，提高其可加工性。
氧化钙是一种白色粉末，具有很高的熔点和熔化热。
在玻璃纤维中，氧化钙的添加可以提高玻璃纤维的耐高温性能，使其在高温环境下仍能保持较好的力学性能。
氧化铝是一种白色结晶体，具有高硬度和耐高温性能。
在玻璃纤维中，氧化铝的添加可以增加玻璃纤维的硬度和耐磨性，使其适用于一些高强度要求的场合。
氧化镁是一种白色颗粒，具有很高的熔点和熔化热。
在玻璃纤维中，氧化镁的添加可以提高玻璃纤维的耐火性能和耐碱性能，使其在一些特殊环境下具有更好的稳定性。
除了上述主要成分外，玻璃纤维中还可能含有少量的其他元素，如铝、钾、钛等。
这些元素的添加可以进一步改善玻璃纤维的性能，使其更加适应不同的应用需求。
玻璃纤维的化学成分主要包括硅、钠、钙、铝和镁等元素。
这些元素的配比和添加量可以根据具体要求进行调整，从而使得玻璃纤维具有不同的性能和用途。
通过合理选择和控制化学成分，可以制备出具有优异性能的玻璃纤维产品，广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子等领域。
列车通信网络标准TCN
5
列车通信网络的特点
工作环境恶劣，可靠性要求高； 控制操作实时性（时间确定性）要求高； 列车组成的动态性；
6
国际标准及我国铁路标准
IEC-61375-1 TCN（本 课程主要介绍内容）； IEEE1473 TCN/Lonworks TB/T 3035-2002 实际应用还有：FSK、 HART 、 WorldFIP 、 HDLC等
48
• MVB中有 16种报文， 由主设备 帧中的 F_code区 分。
Process_Data（过程数据）报文
• 对F_code＝0..4和Logical_Address的 Master_Frame进行响应的Process_Data
49
MVB帧长度
50
Message_Data（消息数据）报文 • Message_Data是对包含F_code＝12和设备地址 的Master_Frame的响应，其长度固定为256 bits。 Message_Data 包含一个供所有设备译码的 12bit目的地址。
3
数据分类
列车通信网络将传输两类数据：
• 短而紧迫的过程变量 (Process_Variables)（如
用于牵引控制）；
• 不太紧迫，但可能较长的消息变量 （如用于诊
断）。Байду номын сангаас
4
列车通信网络(TCN)的主要作用
连接车厢内的可编程设备，以便于实现：
机车、车厢和列车控制； 远程故障诊断和维护； 旅客信息服务。
报文类型
F_code（功能码） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 报文类型 16位过程数据请求帧 32位过程数据请求帧 64位过程数据请求帧 128位过程数据请求帧 256位过程数据请求帧 (保留) (保留) (保留) 主设备权传送请求帧 总体事件请求帧 (保留) (保留) 256位消息数据请求帧 组事件请求帧 单事件请求帧 设备状态请求帧
光学玻璃折射对照表
光学玻璃折射对照表光学玻璃是一种特殊的玻璃材料，具有较高的折射率和折射率离散度。
它在光学系统中广泛应用，如透镜、棱镜、光学窗口等。
在光学设计和光学工程中，了解光学玻璃的折射率和折射率离散度对于设计和优化光学系统至关重要。
以下是一些常见的光学玻璃材料和其相应的折射率和折射率离散度的对照表：材料 | 折射率(n) | 折射率离散度 (v)----------------|-----------|-------------------玻璃 BK7 | 1.5168 | 64.17玻璃 F2 | 1.6204 | 36.82玻璃 SF2 | 1.6727 | 25.72玻璃 N-BK7 | 1.5150 | 64.40玻璃 N-F2 | 1.6206 | 37.28玻璃 N-SF2 | 1.6769 | 27.20石英 (SiO2) | 1.458 | 73.12镁氟石 (MgF2) | 1.4309 | 94.83锌硒 (ZnSe) | 2.436 | 48.47硒化锌 (ZnS) | 2.573 | 45.27上述数据仅为参考，实际应用中可能会根据具体需要选择不同的光学玻璃材料。
在光学设计过程中，根据需要的光学性能（如焦距、视场、像差校正等），通过优化选择适当的材料和构成，以满足特定的光学要求。
折射率是光线从真空（或空气）进入材料后发生折射时的折射角度与入射角度之比，它描述了光线在材料中的传播速度。
不同物质的折射率不同，这是由于光线与物质中的电子发生相互作用导致的。
折射率离散度描述材料的折射率随光波波长的变化。
不同光波波长对材料的折射率可能会有不同程度的影响，这是由于材料中的电子对不同波长的光波具有不同的相互作用。
在实际的光学系统设计中，设计师通常需要根据要求选择合适的材料以满足特定的光学需求。
例如，在摄影镜头的设计中，一些玻璃材料可用于纠正色差问题，如降低色散、纠正球差等。
同时，还可以根据不同的波段（紫外、可见光、红外）选择合适的光学玻璃材料。
受激拉曼散射_
受激拉曼散射目录光的散射效应受激拉曼散射固体中的受激拉曼散射拉曼光纤激光器和放大器光的散射效应光的散射是光与物质作用的一种形式。
光的散射的定义：光通过任何介质时，大部分光将透射过去，但总会有一部分的光偏离原来的传播方向而向空间其它方向弥散，这种现象称为光的散射。
光散射的特性与介质的成分、结构、均匀性等有关，散射光的方向、强度、偏振等都与入射光不同。
光的散射效应光的散射的原因：宏观上看：光散射是由于传输介质的光学不均匀性或折射率不均匀性所导致的。
从电磁辐射理论看：光散射是由于介质感应电极化特性的时空起伏或周期性变化所引起的。
从量子观点看：光散射是光子和微观粒子发生的碰撞。
光的散射效应的分类非纯净介质中的光散射介质中由外来杂质质点、颗粒、包容物以及介质本身结构缺陷等因素造成的光散射,也包括空气和液体中悬浮的杂质微粒、微尘和微滴引起的光散射。
纯净介质中的光散射对于由成分相同的纯净物所组成的介质，虽然其不含有外来掺杂的质点、颗粒或结构缺陷等，但仍有可能产生光的散射现象，这些散射现象是介质本身所固有的。
光的散射效应非纯净介质中的光散射的特点1）散射光的频率与入射光的频率相同；2）散射光的强度I s与入射光波长之间的关系：I s∝1σλ参量σ散射中心的尺度a0与波长的关系：的值取决于当散射中心的尺度a0λ时>>σ→0当散射中心的尺度a0<<λ时σ→4当a0与λ可比拟时σ取0－4之间的值光的散射效应纯净介质中的光散射主要包括瑞利散射拉曼散射布里渊散射瑞利散射：起因于原子、分子空间分布的随机起伏，散射中心的尺度远小于波长；散射光强与入射波长的关系I∝1/λ4，即波长越长，散射光强度越弱。
散射光的频率与入射光的频率相同，属于弹性散射。
光的散射效应拉曼散射：当一定频率的光入射到某些介质时（一般其频率不等于介质分子的共振跃迁频率），由介质内部原子、分子的振动或转动所引起的散射，散射光的频率与入射光的频率不同，频移量较大，相应于振动能级差。
OPGW24芯光缆的参数
OPGW24芯光缆的参数
OPGW（光纤复合地线）是一种用于输电线路的光缆，具有光纤传输数据和电力输送双重功能。
OPGW光缆通常由光纤、光缆芯、防护层和外护层等组成，以下是一个常见的OPGW24芯光缆的参数描述：
1.光缆结构：
●光缆芯数：24芯
●纤芯类型：通常采用单模光纤（SMF）或多模光纤（MMF）
●芯线分布：光缆芯分布在整个光缆的内部空心
●芯线配置：光缆芯以某种特定的分布方式排列
2.光缆芯参数：
●光纤类型：通常采用G.652系列或G.655系列的光纤
●光纤长度：根据具体应用需求而定
●光纤损耗：通常在光纤标称工作波长下，损耗在每公里0.2 dB至
0.4 dB之间
3.光缆保护层参数：
●保护层材料：具有耐腐蚀和绝缘性能的金属线或纤维材料
●保护层强度：光缆芯保护层具有足够的强度和耐受能力，以保护
光纤免受外部环境的损害
●保护层直径：具体直径根据光缆规格和设计参数而定
4.光缆外护层参数：
●外护层材料：具有耐电压、耐湿、耐高温和防水等特性的材料
●外护层厚度：根据设计要求和光缆规格而定
●外护层颜色：通常为黑色或其他特定颜色，以便于视觉识别OPGW光缆的具体参数和规格会根据不同的制造商和应用需求而有所不同。
关于玻璃纤维一些你不知道的技术参数
【玻纤】关于玻璃纤维一些你不知道的技术参数之迟辟智美创作从表中可以看出无碱和中碱玻璃纤维也是各有所长，因此在做产物的时候我们可根据产物的特性和需求来因材施用，到达最佳性价比.单丝直径玻璃纤维的单丝直径一般为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5.粗纤维：其单丝直径一般为30μm.低级纤维：其单丝直径年夜于20μm.中级纤维：单丝直径10-20μm.高级纤维(亦称纺织纤维)：其单丝直径3-10μm.对单丝直径小于4um的玻璃纤维又称为超细纤维.单丝直径分歧，不单纤维的性能有不同，而且影响到纤维的生产工艺、产量和本钱.一般5-10um的纤维作为纺织制品用，10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜.单丝直径由铂金漏板的孔径和拉丝速度决定，一般单丝越细的纤维本钱越贵.一方面和生产工艺较难、产量较低有关；另一方面单丝越细，单元面积含有的偶联剂也会更多.特克斯（tex）特克斯（tex），简称特，是一种线密度单元，又称号数.指1000米长纱线在公定回潮率下重量的克数，tex=g/L*1000 ，其中g为纱（或丝）的重量（克），L为纱（或丝）的长度（米）.它是定长制单元，克重越年夜纱线越粗.每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成，因此简单来说tex就是衡量单股玻璃纤维纱的粗细.我们罕见的1200、2400、4800号都是指纱的线密度，即每千米纱的重量为1200g、2400g、4800g.含水率玻璃纤维在生产过程中需要严格控制含水率，依照行业标准玻璃纤维的含水率应该低于0.2%.我们在日常生产中经常会忽略这个参数，由于年夜大都工厂的贮存条件不完善，随意放置的玻璃纤维容易吸潮，因此会造成含水率过高，影响树脂的固化.这种现象在南方“回南天”的时候需要特别注意，用之前可以把玻璃纤维稍微烘烤一下，控制含水率.。