鲁科版选修34 光导纤维及其应用 第1课时 作业.docx

第3节光导纤维及其应用1.如图426所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为l，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，则下列判断中正确的是()an1n2，光通过光缆的时间等于bn1n2，光通过光缆的时间大于 图426cn1n2，光通过光缆的时间等于 dn1n2，光通过光缆的时间大于【审题指导】光导纤维是依靠光的全反射而将光传播出去，要使光在各界面发生全反射，则光与各界面入射角都要大于或等于临界角【解析】光从光密质射入光疏质，才可能发生全反射，故n1n2；光在内芯传播的路程s，光在内芯的传播速度v，所以t，故d正确【答案】d2光导纤维的结构如图427所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于光导纤维的说法正确的是()图427a内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射b内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射c内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射d内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用【解析】光导纤维是利用光从光密介质射入光疏介质时发生全反射的原理来传递光信号的，a正确【答案】a3(多选)光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络下列说法正确的是()a光纤通信利用光作为载体来传递信息b光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理c光导纤维传递光信号是利用光的色散原理d目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝【解析】根据光导纤维的工作原理可知a、b、d正确【答案】abd4某介质对空气的折射率为1.414，一束光从介质射向空气，入射角为60.下图中的正确光路图是()【解析】光线由光密介质射入光疏介质，其临界角为c，则sin c0.707，而sin 600.866，i60c，发生全反射，故d正确【答案】d5.如图画的是光线由空气进入全反射玻璃棱镜，再由棱镜射入空气的光路图指出哪种情况是可以发生的()【解析】光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故a正确【答案】a6自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n)组成，棱镜的横截面如图4210所示一平行于横截面的光线从o点垂直ab边射入棱镜，先后经过ac边和cb边反射后从ab边的o点射出，则出射光线是()图4210a平行于ac边的光线b平行于入射光线的光线c平行于cb边的光线d平行于ab边的光线【解析】作出光路图，根据几何知识可知：入射光线经过互相垂直的两个镜面反射后，方向改变180，b项正确【答案】b7如图4211所示，半圆形玻璃砖置于光屏pq的左下方一束白光沿半径方向从a点射入玻璃砖，在o点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带若入射点由a向b缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到o点，观察到各色光在光屏上陆续消失在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()图4211a减弱，紫光b减弱，红光c增强，紫光 d增强，红光【解析】光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强，故a、b两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失的光是紫光，故c项正确，d项错误【答案】c图42128如图4212所示，一个三棱镜的截面为等腰直角abc，a为直角此截面所在平面内的光线沿平行于bc边的方向射到ab边，进入棱镜后直接射到ac边上，并刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为()a.b.c.d.【解析】设三棱镜的折射率为n，如图所示，由折射定律得n又n，i45，rc90由以上各式解得：n，a对【答案】a9有两种介质，甲介质对空气的临界角为60，乙介质对空气的临界角为45，则它们相比较，_介质是光疏介质，光从_介质射向_介质时有可能发生全反射【解析】据sin c可知，临界角越大，折射率越小，则为光疏介质，所以甲介质为光疏介质；由全反射的条件知，由光密介质射向光疏介质才会发生全反射，所以由乙介质射向甲介质时有可能发生全反射【答案】甲乙甲图421310如图4213所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由mn端面的中点垂直射入，恰好能在弧面ef上发生全反射，然后垂直pq端面射出(1)求该玻璃棒的折射率；(2)若将入射光向n端平移，当第一次射到弧面ef上时_(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射【解析】(1)单色光照射到ef弧面上时刚好发生全反射由全反射的条件得：c45，由折射定律得n.联立两式得n.(2)若将入射光向n端平移，当第一次射到弧面ef上时，入射角增大，能发生全反射【答案】(1)(2)能11如图4214所示，一玻璃球体的半径为r，o为球心，ab为直径来自b点的光线bm在m点射出，出射光线平行于ab，另一光线bn恰好在n点发生全反射已知abm30，求图4214(1)玻璃的折射率；(2)球心o到bn的距离【解析】(1)设光线bm在m点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i30，r60，根据折射定律得n代入数据得n.(2)光线bn恰好在n点发生全反射，则bno为临界角csin c设球心到bn的距离为d，由几何知识可知drsin c解得dr.【答案】(1)(2)r图421512如图4215所示，一玻璃正方体放在空气中，其折射率为1.50.一条光线从立方体的顶部斜射进来，然后投射到它的一侧面问：(1)这条光线能否从侧面射出？(2)如果光线能从上述侧面射出，那么玻璃材料的折射率应满足什么条件？【解析】画出光路如图(1)玻璃对空气的临界角为carcsinarcsin41.8.在玻璃体的上表面，光由空气射向玻璃，所以，折射角r总是小于临界角(41.8)，在正方体侧面