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参考资料•信息高速公路及其科学技术基础“信息高速公路”是现代国家信息基础设备一个形象化的比喻，就像50年代用“小月亮”来比喻人造地球卫星一样，但任何比喻也都有不尽其意的地方，其严格定义是“信息高速公路”所描述的现代国家信息基础设施，就是以最新的数字化光纤传输，智能化计算机处理和多媒体终端服务多技术装备的，地区、国家或国际规模的多用户、大容量和高速度的交互式综合信息网系统在这个系统里要达到“四化”.传输高通量化传输高通量就是许多报道中说的一根光纤同时传50万路电路传输高通量化主要靠网络光纤化实现这和“高速公路”不同，“高速公路”提高汽车通量主要靠提高车速，因为土地面积有限，不可能多增加车道，而光纤通信除了向“高速”发展以外，还要向“宽频”发展.网络普及化网络普及化就是报道中说的把千家万户都连结起来，形成全国以至全球大联网，这就是今天家喻户晓的因特网网络普及化还有另一个同等重要的内容就是实行“交互式网络”化，所谓“交互式网络”就是双向的、开放的联网方式所有用户都可以既取又与，双向交流，由中心调节，不存在绝对的中心控制，这就是今天中国许多人都有的“电子信箱”（e-mail）交互式网络是信息高速公路的目标一信息共享的重要保证之一.服务综合化服务综合化就是报道中说的电话、传真和电视等合而为一，服务综合化靠的是信号数字化技术和多媒体，先把音频、视频信号数字化，通过光缆传输，再经过多媒体处理提供综合服务.系统智能化系统智能化是靠语音识别计算机、神经网络计算和四维计算机等智能计算机及一系列超大与超微型计算机进入网络运作止匕外，这个网络与低轨道卫星通信网络相连，在海洋或没有信息高速公路的陆地先“上天”，再“入地”，从而遍布全球；网络同时还和无线传呼系统蜂窝式移动通信网相联，可以移动这样，信息高速公路形成了一个天空、陆地和海洋无处不在，可以左右浮动的“天罗地网”信息高速公路是在综合高科技基础上建立起来的.光纤通信技术目前说的最多的是一根光纤同时传50万路电话，电话能听得足够清晰的频率要求是4k103赫兹，信号数字化以后为64k字节二进制代码的0或1/秒，同时传50万路电话要求达到32g109字节/秒的通量目前，字节/秒的光缆已经商用，实现16信道宽频通信，或者每根光缆里有32条光纤就能满足要求至于同时传输5000个频道电视，目前的光缆还达不到，但每根光纤传输的实验室世界记录已达100g字节/秒，同时传输5000个频道电视在不久的将来会成为现实.交互式网络技术1996年世界上已经有170多个国家和地区的10万个网络，有1600万台微机进入现有的因特网络，使用人数为6000万，在3年内翻了一番交互式网络已经在苏确克一一列维19号慧星撞击木星的世界性观测资料实时交换中大显身手国际电联估计，1997年因特网络使用者已达7000万人，到2001年因特网络用户将达亿，使用者超过3亿人.多媒体技术服务综合化是把音频和视频的模拟信号数字化以后由多媒体处理信号数字化以后量特别大，4秒钟的电影视频信号数字化以后有100171106字节，一部故事片就要充满350个普通光盘因此需要进行信号压缩，目前的压缩技术已经可以压缩为1/20〜1/50这一技术还在发展；同时，将问世的新型12英寸光盘可以存入万g字节信号；两相配合可以达到对信号量的要求多媒体机的主要问题是高性能的新型计算机芯片，1995年指甲盖大小的芯片上已经可以制3500万门电路，到2000年同样大的芯片模块上可集成10亿门电路，而且可以制成固定功能和可变功能两种因此，数字信号压缩技术、存储光盘技术和多媒体技术的发展是适应服务综合化的要求的，部分多媒体技术已在美国举行的第15届世界杯足球赛中应用.智能计算机技术目前超大型计算机的运算速度已达1万亿次/秒，1000g字节/秒，在5年之内翻了100倍，目前，美国联邦政府制定并开始实施1000万亿次超级计算机的工作计划，使目前最快的工作站一年的计算工作缩短到只用30秒钟的时间，从而和光纤传输速度匹配超微型计算机已经只有小笔记本大小，语言识别计算机已经应用，神经网络计算机样机已经出厂，日美联合正在全力开发四维计算机【例1】如图1-33所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面bc上，棱镜的折射率为虎则这条光线离开棱镜时与界面的夹角为b.45°；d.90°ob30°图1-33【思路分析】光线进入棱镜后，将要在ab面出射，但能否射出则决定于入射角与临界角的关系；在ab面反射到ac面上的光能否出射，仍决定于这时的入射角与临界角的关系，最后用折射定律可求得出射光线与界面的夹角【解题方法】折射定律和发生全反射的条件，作出示意图1-34【解题】由n=..11••sane=一■—=nac=45°光线垂直bc面入射不发生偏折，射到ab面时由儿何知识知入射角ii=60°大于临界角45°，故在ab面上01点发生全反射，反射线射到ac面上的02点时，由几何知识知，入射角i2=30，小于临界角45，所以在ac面上既发生反射又发生折射由an-=n得smr=至，r=45sinij2所以，该折射光线与界面夹角为45°o从ac面反射的光线第二次射到ab面上时，由几何关系知其入射角为0°故从ab面上折射出的光线与ab面夹角为90°综上所述，选项bd正确【例2】如图1-35所示，用折射率为n的透明介质做成内外半径分别为a和b的空心球当一束平行光射向此球壳，经球壳外、内表面两次折射，而能进入空心球壳的入射平行光束的横截面积是多大？【思路分析】根据对称性可知所求光束的截面应是一个圆，关键在于求出这个圆的半径r【解题方法】如图1-35所示，设入射光线ab为所求光束的临界光线，入射角为i经球壳外表面折射后折射角为r由几何知识及折射定律可求出半径r【解题】作出临界入射光线ab的光路图，折射线be应恰好在内表面e点发生全反射，即nbeo=co在aoeb中，由正弦定理得abbsnrsin180*-csncx*/snc=—•nsimn=--sinrz.b=—stni由几何关系得r=bsmi=--•am=asim・••所求平行光束的横截面积s=兀r2=h32o小结掌握有关临界角的计算，可以提高分析光路问题的能力在处理这类问题时，一定要注意对几何知识的运用因为几何光学是以光的直线传播为基础，探讨光在透明介质中和两种介质的界面处传播规律及应用的科学，故作好光路图和应用光路图中提供的几何关系，往往是我们解决问题的关键。