1. 光導纖維是怎樣發明的
1870年的一天，英國物理學家丁達爾正在講光的全反射原理，他做了一個實驗：在裝滿水的木桶上鑽個孔，然後用燈把水照亮。人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被水俘獲了。
人們曾經發現，光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸；人們還發現，光能順著彎曲的玻璃棒前進。這是為什麼呢？這些現象引起了丁達爾的注意，經過他的研究，他發現這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當入射角大於某一角度時，折射光線消失，全部光線都反射回水中。從表面上看，光好像在水流中彎曲前進。實際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過在內表面上發生全反射，光線經過多次全反射向前傳播。
後來，人們造出一種透明度很高，粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲，即玻璃纖維，當光線以合適的角度射入玻璃纖維時，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進。由於這種纖維能夠用來傳輸光線，所以稱它為「光導纖維」。
2. 人類根據什麼動物發明了什麼，用途是什麼
蝙蝠----聲納和雷達 魚類的尾鰭----船舵 魚類的胸鰭----船槳 蜘蛛網------魚網和新型纖維 動物的巢回穴---房屋 食肉答動物捕 狩獵術 鯊魚----「鯊魚皮」連體游泳衣 鳥類----滑翔機和飛機 動物的偽裝色---迷彩服 烏龜-----坦克和龜息等氣功吐納養生手段 動物的蹼---潛水裝備中的蹼腳 豬----防毒面具 蛙類-----蛙泳 蝴蝶----蝶泳蜻蜓----直升飛機
3. 光導纖維是怎麼發明的
1870年的一天,英國物理學家丁達爾正在講光的全反射原理,他做了一個實驗:在裝滿水的木桶上鑽個孔,然後用燈把水照亮?人們看到,放光的水從水桶的小孔里流了出來,水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被水俘獲了?
人們曾經發現,光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸;人們還發現,光能順著彎曲的玻璃棒前進?這是為什麼呢?這些現象引起了丁達爾的注意,經過他的研究,發現這是全反射的作用,即光從水中射向空氣,當入射角大於某一角度時,折射光線消失,全部光線都反射回水中?表面上看,光好像在水流中彎曲前進?實際上,在彎曲的水流里,光仍沿直線傳播,只不過在內表面上發生全反射,光線經過多次全反射向前傳播?
後來人們造出一種透明度很高,粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲,即玻璃纖維,當光線以合適的角度射入玻璃纖維時,光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進?由於這種纖維能夠用來傳輸光線,所以稱它為「光導纖維」。
光導纖維
4. 光導纖維事如何發明出來的
1930年，德國人拉姆建議把彎曲的纖維集合成束狀來傳輸光學圖像。20世紀30年代，希臘的一位版玻璃工人發權現光能毫無散射地從玻璃棒的一頭傳到另一頭。
從1951開始，荷蘭人范赫爾進行製造柔軟纖維鏡的探索。1955年，在倫敦英國學院工作的卡帕尼博士，最早發明了用玻璃纖維製成的「光導纖維」——「光纖」。
5. 連體游泳衣，坦克，船槳，魚網和新型纖維,宇宙飛船，房屋，雷達和聲吶，分別是根據什麼動物特點發明的
連體泳衣是依據鯊魚的皮膚在水裡阻力小的原理發明的；
坦克的發明並沒有根內據任何動物，最初的本意就容是想做個武器可以防子彈；
船槳是模仿魚的鰭來發明的；
新型纖維是依據模仿蜘蛛結絲發明的，根據模仿蜘蛛絲的韌性與強度發明出來的；
宇宙飛船是集合7種我們生活中能看到的仿生學的知識建造的，包括了（人眼結構啟示，蒼蠅的啟示，馬腿骨骼結構啟示，蜂房結構啟示，長頸鹿的啟示，花瓣構造啟示，生物膜特徵啟示）這些仿生學一起構建了宇宙飛船的雛形；
房屋不是根據仿生學發明的，他是人類最早的一種本能需求，在人類最早形成的時候就已經知道建造房屋來供自己居住；
雷達是模仿蝙蝠在夜間飛行，通過嘴發出超聲波，遇到物體反彈，在耳朵聽到這個聲音，來發現物體，不撞到物體，來發明的；
聲納是模仿海豚利用水中聲波進行探測、定位和通信發明的
6. 人造纖維是怎樣發明的
1644年，英國科學家羅伯特。胡克撰文說人類應該能夠仿效蠶蛾產絲的工序。但是，胡克並沒有沿著這一思路繼續深入下去。
走近這一問題的發明家是英國科學家約瑟夫。斯旺。1883年，他正在進行那項令人們日後回想起他的發明—電燈泡。他嘗試種種供燈泡發電用的燈絲材料。他得出結論，如果把硝酸纖維素和醋酸混合，然後將混合物從一系列微小孔眼中「擠壓出來」，或者說強迫其流出，就能製造出纖維。
斯旺本人並沒有認識到他的新纖維的重要性，仍繼續自己在燈泡發明方面的研究。但與此，法國的坎特•希拉勒•德•查東內特也在通過孔眼擠出硝酸纖維素，來製造一種連續的細絲。查東內特稱他的纖維是「人造絲」。後來它以「人造纖維」而聞名於世。
7. 哪些發明是由根據動物發明的
1、由令人討厭的蒼蠅，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
2、從螢火蟲到人工冷光;
3、電魚與伏特電池;
4、水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。
5、人們根據蛙眼的視覺原理，已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，准確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統後，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。
6、根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今，有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。
7、現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。
8、屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。
9、船槳模仿的是魚的鰭。
10、鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。
11、嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
12、壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。
13、貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。
......
8. 光導纖維是如何發明的
光通信是一門既古老又年輕的科學技術。說它古老，是因為早在古代就有利用光傳遞信息的記錄。我國的周朝，就曾經用「烽燧」來傳遞敵人入侵的信息，距今已三千餘年。航行中利用旗語和燈光傳遞信息，也有幾百年了。1880年發明電話的貝爾就曾經進行過光通信的實驗。
可見，用光傳遞信息遠比用電傳遞信息的歷史來得悠久，當然所有這些都只是在空氣中傳遞光的信息。說它年輕，是因為光通信真正成為現實，還是近三十多年的事情，只是在激光器出現之後，電纜通信和無線電通信已顯示出許多不足，採用光學方法代替電學方法傳遞信息才成為當務之急。於是，以光導纖維（簡稱光纖）為核心的光纖通信技術就應運而生。
作為一門高新科技，光纖通信可以說是物理學、化學、電子學、材料科學等學科的綜合產物，在當代高新科技中具有特殊的地位。我國國家科學發展規劃，把光纖通信和計算機、生物工程等項目並列為技術革命的重點，就可見其重要性。
光纖通信是現代信息傳輸的重要方法之一。它的特點是：容量大，保密特性好，抗干擾性能強，中繼距離大，節省銅材等。
光纖一般是由同心圓柱形的雙層透明介質，主要是石英玻璃之類的介質組成，石英玻璃實際上就是二氧化硅（SiO2）。介質的內層叫纖芯，外層叫包層，纖芯的折射率高於包層，光纖拉成細絲，其直徑約為數微米，包層直徑為125微米。多根光纖組成光纜，結構與電纜差不多，其製造方法和環境要求也與電纜類似。
值得特別向讀者介紹的是，英籍華裔科學家高錕（Charles Kao）的開創性工作對這項重大課題的解決具有決定性的意義。
1966年，高錕和他的合作者霍克漢（G.A.Hockham）在進行一系列理論和實驗研究之後，發表了一篇著名論文，提出用光纖進行長距離通信的建議。他們預言光波導材料的衰減率有可能從當時的每千米1 000分貝（即1 000 dB／km）降低到每千米20分貝（即20 dB／km），他們證明單模光纖每秒有可能傳送10億位數字信號，並論證了單模光纖的要求和特性。這兩位科學家以敏銳的洞察力，勾畫出了尚未出現的技術藍圖。他們認為最艱難的任務是研製損耗低於20 dB／km的光纖材料。這一指標在1966年實在難以實現，但是在高錕的激勵下，僅僅過了4年，就有人宣布達到了這個指標。從此，光纖通信技術蓬勃發展，而高錕和霍克漢的這篇著名論文就成了光纖通信領域的里程碑。
高錕1933年生於上海，1957年獲倫敦大學物理學士學位，1965年獲博士學位，1957～1960年任英國標准電話和電纜公司工程師，1960～1970年轉到英國標准電信實驗室（STL）任職。就在這里，他和霍克漢在微波技術專家卡博瓦克（T.Karbowiak）的領導下，對微波波導開展研究，並在卡博瓦克引導下，轉向光波波導的研究。
應該說明，纖維光學並非他們首創。大家知道，光從光密媒質（折射率大）射向光疏媒質（折射率小）時，如果入射角大於臨界角，就會發生全反射。光導纖維就是根據這個原理。早在1910年，著名物理學家德拜（P.Debye）和他的合作者洪德羅斯（Hondros）就對介質波導做了詳盡的理論分析。到了50年代，用玻璃做成可彎曲的光束管道，可以使醫生能夠看到人體內部，這就是所謂的內窺鏡，直到現在還有廣泛應用。然而，內窺鏡採用的光纖是玻璃製品，其衰減率大於1000dB／km，只適用於長度不超過1～2米的儀器傳光傳像，根本不能用於長距離通信。即使在1960年發明了激光器之後，用激光器作光源，由於光纖的衰減率如此之大，也無法利用光纖進行長距離通信。
激光器的發明使人們對歷史悠久的光學刮目相看。完全有理由相信，以激光為主體的光通信時代即將到來，這一認識促使人們加強對光通信的研究。當時微波已經是遠距離通信，包括電視和電話的重要媒介。而微波既可經空氣傳送，也可經波導傳輸。人們很自然地想到激光也應該能夠像微波那樣，經空氣直接傳送或經空腔光學波導傳輸。人們普遍認為，只要把微波技術擴展到光傳輸，就可實現遠距離光通信。例如，美國貝爾電話公司的貝爾實驗室就在致力於這方面的研究，當時高容量電話系統是靠微波在一系列塔架之間從空氣中傳送，就像多年來一直在用的微波電視傳送一樣，貝爾實驗室的科學家用激光器做了一個模擬器，建在新澤西州的赫爾姆戴爾（Helmdel）的主實驗室和附近的克羅福德山實驗室的屋頂之間，經過多次試驗，沒有取得預期效果。他們很快發現，空氣並不像看起來那樣純凈，雨、雪或濃霧都能使信號強度大大衰減，例如：經過2.6km的路程信號竟衰減了60dB以上。顯然，從空中直接傳送光信號很難滿足高容量通信的需要。
貝爾實驗室同時還在進行另一套試驗方案。從1950年開始，微波工程師米勒（S.E.Miller）就帶領一個小組在克羅福德山研製一種空腔波導，專門用於60GHz的微波（頻率為60GHz的微波，其波長約為5毫米，所以也叫毫米波），這種微波在空氣中衰減很快，因此採用波導管進行傳輸。他們的毫米波導管內徑是5cm，傳輸的是單模，以毫米波為載體，把語言數字化，並通過毫米波導管傳輸，其能力為160Mbit／s（兆比特／秒）。米勒小組相信，把空腔波導概念推廣到光波領域，有可能形成下一代新的通信技術。許多有名望的通信工程師也都是這樣想的。
然而，問題並不像人們想像的那樣簡單。大家知道，光波波長約為1微米，比毫米波波長小千倍，如果光波波導按比例縮小，就必須把空腔波導管的直徑做成10微米以下，而這個要求是難以實現的。如果波導管的直徑過大，傳送的光波只能是多模的，這樣就很不利於光的傳播。但米勒小組並不把這當成障礙，理論上講，他們只需要在波導管中增加許多透鏡，周期性地讓激光束沿著波導管重新聚焦，就可以克服這一困難。為了消除固體透鏡表面不可避免的反射，貝爾實驗室試驗成功了氣體透鏡，用波導管中心冷空氣和管壁熱空氣折射率的不同進行聚焦，雖然仍有一些工程問題，但是基本概念已經很清楚了。於是，美國的貝爾實驗室就准備在條件成熟後推出以空腔波導為傳輸手段的光通信技術。這時已是60年代中期了。
英國的標准電信實驗室（STL）的里弗斯（A.H.Reeves）對通信技術的發展途徑有獨特的見解。他由於在1937年發明了脈碼調制而聞名於世。里弗斯在激光出現時已經是58歲的人了。他富有遠見和創造性，在梅曼發明第一台激光器之前就對光通信發生了興趣，並向正在領導STL微波波導研究的工程師卡博瓦克提出光學研究任務。上面我們提到的高錕和霍克漢就在卡博瓦克的小組中工作。開始他們也是跟美國同行那樣，把透鏡放在空腔光波導管中進行實驗，他們用柔性塑料製成固體介質波導管。這種固體介質波導管在微波系統中可以使用。如果它們的直徑按波長的比例縮小，應該也能在光波長范圍內工作。然而，用比頭發絲還要細的塑料棒傳送光波實際上會遇到許多難以解決的問題。
1963年卡博瓦克安排高錕和霍克漢研究介質光波導，當時30歲的高錕正在寫關於波導研究的博士論文，霍克漢剛大學畢業兩年，卡博瓦克認為光導纖維是有前途的，但是他擔心材料損耗，所以他鼓勵高錕和霍克漢研究他自己設計的一種新穎的平面波導，在這種平面波導中光大體上是沿著外側傳播。高錕和霍克漢測試了卡博瓦克的波導，發現它對彎曲非常敏感，而這正是毫米波導管和空腔光波導管都無法避免的問題。
1964年末，新南威爾士大學授予卡博瓦克電氣工程的教授職位，這是晉升的大好機會，於是卡博瓦克離開了英國的標准電信實驗室，把光學研究課題交給高錕。高錕和霍克漢並沒有拘泥於原有的方案，而是把注意力轉向光導纖維。他們知道，玻璃纖維細小而且宜於彎曲，比起貝爾實驗室的空腔光導管來有很多優越的地方。
高錕和霍克漢吸取了斯尼徹（E.Snitzer）的意見，認識到如果包層的折射率比纖芯正好小1%，就可以在較大的光纖中進行單模傳輸，包層不僅增加了纖維的直徑，而且改變了波導的特性，使單模有可能在直徑10倍於波長的纖芯中傳送。
高錕集中精力於難以解決的光學損耗問題，他向光學專家請教，發現雜質導致絕大部分吸收，如果使玻璃變純將大大減少損耗，剩下的就是約1dB／km的散射損耗，這個數字是繆勒（C.Maurer）在一篇文章中導出的，繆勒後來領導康寧（Corning）玻璃公司做出了首批低耗纖維。霍克漢則致力於研究光纖所需的均勻性。大多數波導系統對直徑的微小變化極為敏感，而這變化在真正製造過程中幾乎不可避免，但是霍克漢證明機械公差10%足以給出大約1GHz的帶寬。
1965年11月他們向在倫敦的電氣工程師協會（IEE）遞交了共同署名的論文，略加修改後，發表在1966年7月的IEE會刊上。論文題名為《用於光頻的介質纖維表面波導》。他們在結論中明確地提出了用光導纖維的方案。在高錕兩人的論文激勵下，美國康寧公司在1970年率先研製出了衰減率低於20dB／km的石英光導纖維，恰好這一年適合於光纖通信之用的光源——雙異質結半導體激光器問世。這兩項技術的突破立即掀起了研製和使用光纖通信的高潮。此後，光纖的衰減率不斷降低，1974年為2dB／km，1979年最低達到了0.2dB／km，而半導體激光器的壽命則大大增加，剛開始只有幾小時，1975年為10萬小時，1979年則達100萬小時。1977年貝爾實驗室首先完成了光纖通信的現場試驗，全面制備了光纖通信的配套器件，完善了生產工藝，從此光纖通信進入了實用階段。
80年代初，世界各地開通的光纖通信線路已達上千條，除用作電話通信外，也用於數據傳輸、閉路電視、工業控制、監測以及軍事目的。1988年第一條跨越大西洋海底，連接美國東海岸同歐洲大陸的光纖開通。1989年4月，從美國西海岸經夏威夷及關島，聯結日本及菲律賓的跨太平洋海底光纜開通了服務，後來又有第二條跨大西洋海底光纜投入使用。在陸地上的推廣應用更是日新月異。許多國家相繼宣布，干線大容量通信線路以後不再新建同軸電纜，完全鋪設光纜。我國干線系統中比較著名的有南沿海工程，滬寧漢干線，蕪湖至九江，京漢廣干線等。短距離系統更是不計其數。在武漢、上海、西安、北京、天津等地建立了幾家規模較大，水平較高的光纖、光纜製造廠，另外還有一批與之配套的光電子器件工廠及研究所，為光纖通信在我國廣泛推廣應用打下了基礎。
時至今日，無線電外差通信正向光外差通信發展，通信設備技術正由微電子集成向光電子集成發展，單頻、單波長、單通道正向多波長、多通道、微波負載、波密集光通信發展，電纜通信正在被光纜通信取代。