光纤通讯模拟实验演示仪的研制

基础上，将多方面知识融会贯通，并且用平时随处可見的生活用品制成的教具可以激发学生兴趣，增加物理的亲切感，同时也有利于提高学生的创新素养.

4.1 能够直观地演示全反射原理在远距离传递信息方面的应用

通过在光路中加上石英棒（光导纤维）后使声音突然变大这一现象，第一时间抓住学生的注意力，激发学生的学习兴趣，从而讲解声音变大的原因是光在石英棒中发生全反射，减少了光信号在空气中的消耗.此过程可以使学生更好地理解光纤通信原理，并且将光信息的强弱转化成声音的大小，体现了可视化的思想.

4.2 展现光信号在空气中的衰减过程

可以清晰地展现光信息在空气中的衰减过程，通过移动玻璃板，改变红外发射模块和接收模块之间距离，可以使学生清楚地观察到随着两个模块之间距离越来越远声音越来越弱，由此可以总结得出光信息在空气中存在衰减的特点.为了使此现象明显，实验仪特意选用红外线作为光源.

4.3 加深对光的全反射原理的理解

通过对比分析饱和蔗糖溶液的折射率，当弯曲的石英棒置于空气中时，接收端传出的声音很大，此时石英的折射率大于空气的折射率，光在石英棒中发生全反射.但是当弯曲的石英棒浸入到饱和的蔗糖溶液中时，几乎听不见声音，此时光在石英棒中没有发生全反射.由于光的全反射产生的条件是从光密介质射入光疏介质，因此可引导学生得出饱和蔗糖溶液的折射率较石英棒的折射率大.此过程既可以巩固和加深学生对光的全反射产生条件的理解，又可以培养学生的逆向思维，由已知推未知的能力[4].

4.4 拓展调制和解调的过程以及中继通信的原理

通过调制过程把信号源发出的信息进行加工处理加到载波上，使信息变为适合于信道传输的形式.红外发射模块就是将电信息调制为适合在石英棒中传送的光信息.通过解调过程从已调信号中恢复出原调制信号.红外接收模块的作用是将接收到的光信息恢复为电信息再传送给音箱.

中继是指两个交换中心之间的一条传输道路.中继通信最早是由19世纪末丹麦数学家爱尔兰提出的.因为光纤传送信号时存在功率衰减的问题，光信号在光纤内传输时会随着距离越远，信号下降越多，当信号小到一定值时，接收端接收信号后无法正确识别信号编码，就会导致误码，所以在光纤传输达到一定距离后，要加一个中继器，将从光纤中接收到的弱信号检测转换成电信号，再生或放大后再次激励光源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输[5].中继器可以在远距离的光纤通讯系统中起到补偿光信号的损耗和消除信号畸变及噪声的影响的作用.本实验仪可以模拟展示信号中继这一过程.

参考文献：

[1]韦早春.光纤通信应用技术浅述与光纤通信教学实验仪[J].广西大学学报（自然科学版），1999（12）：34-37.

[2]黄亚忠.多功能光学实验演示器[J].教学仪器与实验，2013 （12）：42-43.

[3]林曼虹，吴先球.光的全反射简易自制教具两则[J].物理教师，2015 （01）：48-49.

[4]朱玲娟.基于核心素养的物理实验教学研究[J].考试周刊，2018 （36）：168.

[5]刘敬阳，崔晓磊.浅谈现代光纤通信传输技术的应用[J].黑龙江科技信息，2012 （35）：102.

（收稿日期：2019-08-06）