Page 7 - Science Focus (Issue 018)
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在 2018 年 9 月 23 日，一位 84 歲的老人在香港 之處：成本、距離以及資訊量。要遠距離傳遞大量訊息，並
沙田離世。在他離去之時，你或許與許多關心他、尊敬他的 且要將成本壓縮到一般人都付得起，實現起來並不容易。
人一樣，哀悼他的離去；你或許對他的大名早有耳聞，卻不 二十世紀的科學家寄望於一種潛力無限的材料：玻璃。
清楚他對我們今天的生活作出了多大的貢獻。現代通訊之
所以獲得今日的發展水平，我們的生活之所以變得如此便 光纖全名光導纖維，原理是利用玻璃或塑膠等物料製
捷，他的研究佔有舉足輕重的地位，值得我們去仔細了解並 成纖維以傳導光線訊號。當中的物理原理很簡單：光在穿
銘記。這位老人，便是 2009 年諾貝爾物理學獎得獎者，「光 越不同媒介時有不同的折射率，根據入射角度的變化，會
纖通訊之父」 ─ 高錕教授。 產生大小不一的折射 (n sin θ = n sin θ )。當光從折射率
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較高的媒介射向折射率較低的媒介時，如果入射角度大於
光纖 ─ 一個在日常生活中經常聽得到，但卻不一定清 某個值，即臨界角度（critical angle），所有光都會被反
楚理解的詞語。它有多厲害，足以獲得大名鼎鼎的諾貝爾 彈回來，而無法穿透到另一媒介，產生「全內反射 （total
獎？要理解光纖的偉大之處，首先要由遠距離通訊的演變 internal reflection）」的現象（見圖一）。光纖利用這個
歷史說起。 特性：將折射率高的媒介（例如玻璃）作為纖維的核心，並
由折射率低的媒介包裹著，調整好入射角度的話，射進光
假如我們讓時光倒流一千年，要跟遠在千里外的親朋 纖的光就會來回反射直到光纖的另一端，而不會逃走到光
好友聯繫，可算是一波三折。杜甫（712–770）說「家書抵 纖外，達到傳導光線訊號的效果。
萬金」，就是指古代軍人在外征戰時跟家人聯繫有多麼困
難。以古代的通訊速度，家書抵達軍人之處時，軍人可能已 可是事情並不是那麼簡單，在當時，以光來通訊實際上
經陣亡一段時間了。這對於今天的社會來說，是難以想像的。 的面對著很多困難，最主要的問題是衰減率過大。光在介質
經過漫長的探索後，自十九世紀開始，人類終於迎來了電報、 中移動時，強度會隨著距離逐漸減弱，這使光不能被有效
電台和電話的時代，通訊一下子變得便捷，但仍然有其限制 地傳遞。即使以當時最「透明」的玻璃作為介質，衰減系數
sir charles k. kao –
igniting the fire of modern
technology
Photo credit 相片來源 : Timwether/Wikipedia
Figure 1. Total internal reflection.
圖一 全內反射
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