自行车中的物理,光纤通信

2019-10-26 13:33栏目:数理科学
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登山是人们亲近大自然、认识大自然并逐渐认识自我的极好途径。登山是人们户外休闲的活动形式之一,也是人们体育锻炼的一种极好方式。登山爱好者除了必须具备登山方面的体育知识和医学知识外,还必须了解与登山有关的气象知识,了解与气象有关的自然规律,遵循这些规律来安排登山活动,才能达到上述目的。

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

自行车是中国老百姓最常用的交通工具。从自行车的结构和使用来看,它涉及了许多物理知识,现归纳如下: 声的现象: 自行车车铃的把手经过手的拨动,带动了齿轮,齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来,弹簧锤敲打铃盖,车铃就叮铃响。拨动自行车的车铃能发声,是因为振动的物体能发声,用手按住铃盖,铃声振动停止。

一般说来,登山爱好者在制订自己的登山计划时必须了解登山地区的气候状况和天气条件,以及与上述气候状况和天气条件有关的自然规律。本章主要针对高山(海拔5000m以上)地区登山来讨论。

光纤通信是利用光波作载波,以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式,被称之为“有线”光通信。当今,光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小,而远优于电缆、微波通信的传输,已成为世界通信中主要传输方式。

光的现象:

山区气候知识很多,主要应包括雨季的起始与结束时间,5000m以上的高空风的变化情况以及不同海拔高度的地面风速的日变化情况。了解雨季的始末时间主要是为了安排登山计划,登山时段应尽力避开雨季,选择旱季。了解5000m以上高空风的变化情况对于攀登5000m以上的高山地区极为重要,根据我国登山家的经验,对于业余登山爱好者而言,在高山地区登山应选择风速小的季节,避开大风季节。前面提到的气候状况是登山爱好者选择登山季节的重要气象依据。了解山区地面风速的日变化情况主要是为了每天登山的时间安排。

1966年英籍华人高锟(Charles Kao)发表论文提出用石英制作玻璃丝,其损耗可达20dB/km,可实现大容量的光纤通信。当时,世界上只有少数人相信,如英国的标准电信实验室、美国的Corning玻璃公司,Bell实验室等领导。2010年高锟因发明光纤获得诺贝尔奖。1970年,Corning公司研制出损失低达20dB/km,长约30 m的石英光纤,据说花费了3000千万美元。1976年Bell实验室在华盛顿亚特兰大建立了一条实验线路,传输速率仅45Mb/s,只能传输数百路电话,而用中同轴电缆可传输1800路电话。因为当时尚无通信用的激光器,而是用发光二极管做光纤通信的光源,所以速率很低。1984年左右,通信用的半导体激光器研制成功,光纤通信的速率达到144Mb/s,可传输1920路电话。1992年一根光纤传输速率达到2.5Gb/s,相当3万余路电话。1996年,各种波长的激光器研制成功,可实现多波长多通道的光纤通信,即所谓“波分复用”技术,也就是在1根光纤内,传输多个不同波长的光信号。于是光纤通信的传输容量倍增。在2000年,利用WDM技术,一根光纤光纤传输速率达到640Gb/s。有人对高锟1976年发明了光纤,而2010年才获得诺贝尔奖有很大的疑问。事实上,从以上光纤发展史可以看出,尽管光纤的容量很大,没有高速度的激光器和微电子仍不能发挥光纤超大容量的作用。电子器件的速率才达到吉比特/秒量级,各种波长的高速激光器的出现使光纤传输达到太比特/秒量级(1Tb/s=1000 Gb/s),人们才认识到“光纤的发明引发了通信技术的一场革命!”

自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组,可以把照在尾灯上的光向各个方向反射,使车后各个方向上的人均能看到红色的光,以防止交通事故的发生。

登山季节选择我国的主要高山地区集中在青藏高原和天山山脉。

技术领域

摩擦的现象:

在青藏高原上,由于平均海拔高度在4000m——4500m,受地面起伏地形影响,大风常出现在6000m以上的高度。因此,在青藏高原上攀登6000m以上的高山,除了考虑雨季始末时间外还应考虑高空风速的季节变化,才能比较准确地选择登山季节。

通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比任何传输媒质的损耗都低。因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。

1.车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油,车轮是圆形的,是为了减少摩擦。

青藏高原大部分地区(如西北部和喜马拉雅山脉北侧地区)的雨季时段为6月至9月,其中以7月至8月降水量最大;然而,在青藏高原南部边缘地区,雨季出现在4月和6月、10月。因此,在上述地区登山应尽量避开它们的雨季时间。一般说来,在青藏高原上海拔6000m以上高空风速的季节变化主要决定于副热带西风急流带(亦称“南支西风急流带”)的变化,副热带西风急流带所处的位置即是出现大风的位置。据统计,青藏高原上空(6000m——9000m)的风速在1月至3月和11月至12月最大,一般不宜于攀登6000m以上的高山。综合上述两个条件,在青藏高原上攀登6000m以上的高山季节以4月下旬至6月上旬、9月中旬至10月上旬为最好。

信号干扰小、保密性能好;

2.车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹,车的把手上有凹槽,是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。

天山山脉地区的山峰相对于青藏高原而言较低,海拔高度一般在5000m——7500m,天山山脉最高峰——阿克苏托木尔峰也只有7435.3m。天山山脉地区的高空风速受中高纬度西风急流带(亦称“北支西风急流带”)影响。由于中高纬度西风急流带所处的高度低,因而在天山山脉地区上空5000——8000m的风速很大,因此,在攀登5000m以上的山峰时都要考虑高空风速的季节变化。这是与青藏高原上登山的不同之处。天山山脉的雨季出现在6月至8月,高空(5000m——8000m)风速在4月到7月较小,其中以5月到6月的高空风速为最小。显然,4月至5月宜于登山。

抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题,唯有光纤通信不受各种电磁干扰。

3.若车铃不响,是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了,加几滴油润滑,减小摩擦。

登山时间选择统计分析表明,在山区,地面风速日变化比平原地区的大,且海拔高度越高风速日变化越大。例如,春季和夏初,在青藏高原上,海拔4500m高度地面风速的日变化为海拔1000m高度的4.5倍,在4500m高度上,当地时间下午2至6时的风速比夜间和上午的风速平均大5。5米/秒。由此推测,在海拔6000m——8000m高度地面风速日变化约为海拔1000m高度的6至8倍,即下午风速约比夜间和上午的风速大7.3至9.8米/秒。据此,登山气象组向中国登山队建议在高海拔地区登山应“早出发,早宿营”。中国登山队自1975年起把“早出发,早宿营”作为登山条例之一。在珠峰地区,中国登山队规定当地时间早晨2点出发,下午2点宿营;近来,各国登山家在攀登珠峰顶峰时,无论在北坡和南坡,从突击营地出发的时间已经提早为当地时间的00时,以保障在当地时间12点以前完成登顶活动。登山爱好者可参考使用,根据不同季节和不同的海拔高度,自己确定“早出发”和“早宿营”的时间。从原则上讲,海拔高度越高,出发和宿营的时间越早,春季和秋季的地面风速日变化较大,应尽可能提早,夏季地面风日变化小,可以少提早一些时间。

光纤尺寸小、重量轻,便于铺设和运输;

4.车把的塑料套紧套在车把套上,是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。

材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜。

5.刹车时,应用力捏车闸,是为了增大压力来增大摩擦。

无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

6.旋紧自行车各种紧固螺丝,是为了增大压力来增大摩擦。

光缆适应性强,寿命长。

7.自行车的前轮为从动轮,摩擦力的方向向后,与运动的方向相反。后轮为主动轮,摩擦力的方向向前,与车运动的方向相同。紧急刹车时,轮子与地面的摩擦属于滚动摩擦。

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