4.5全反射与光导纤维.docx

2019春季学期人教版选修3-4 13.2全反射 作业1.下列关于光导纤维及原理的说法中,正确的是()。A.光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点B.光纤通信、数码相机及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理C.实用光导纤维是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的小D.当今社会,在信号的传输领域中,光纤电缆(“光缆”)几乎取代了传统的铜质“电缆”,成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区【解析】数码相机利用了光电传感器,B错;光导纤维内芯的折射率比外套的大,C错。【答案】AD2.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。虽然它本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理示意图如图所示,下面说法中正确的是()。A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 【解析】利用全反射棱镜使入射光线偏折180可知,光线应该从右边入射,在两个直角边上连续发生两次全反射。所以选C。甲【答案】C3.空气中两条光线a和b从图甲所示的方框左侧入射,又从方框的上方射出,框外的光线如图甲所示,方框内放置了一个折射率n = 1.44 的等腰直角玻璃三棱镜。图乙给出了等腰直角三棱镜的四种放置方式,其中放置正确的是()。【解析】等腰直角三棱镜是全反射棱镜,由于光的传播方向改变了90,可以断定光是垂直其直角边入射的,光路图如图丙所示。故选项D正确。【答案】D4.如图所示,已知介质为空气,介质的折射率为2,则下列说法中正确的是() 。A.光线a、b都不能发生全反射B.光线a、b都能发生全反射C.光线a发生全反射,光线b不发生全反射D.光线a不发生全反射,光线b发生全反射【解析】根据发生全反射的条件,光从光密介质射到光疏介质中时,介质对空气来说是光密介质,所以光线从介质射入介质可能发生全反射,临界角sin C=12,C=45。注意图中光线b与界面的夹角为60,而此时的入射角为30,30C,所以发生了全反射。【答案】B6.如图所示,一束光线从空气射入某介质,入射光线与反射光线夹角为90,折射光线与入射光线延长线间夹角为15,求:(1)该介质的折射率。(2)光在该介质中传播的速度。(3)光从介质射入空气时的临界角。【解析】(1)根据光的反射定律知,=45由图可知光由空气进入介质时的折射角为=-=30根据折射定律得n=sinsin,解得:n=2。(2)由n=,解得v=2.12108 m/s。(3)由sin C=,解得C=45。【答案】(1)2(2)2.12108 m/s(3)457.如图所示,一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖,下列说法正确的是()。A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射【解析】垂直射向界面的光线不偏折,因而光束沿直线平行射到半圆面上,其中通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖,不发生偏折,入射角为零;由曲面中心向外的光线,在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90,因为折射角一定大于入射角,所以一定会发生全反射。【答案】BCD8.单一频率的光称为单色光,已知介质对某单色光的临界角为,则()。 A.该介质对此单色光的折射率等于1sin B.此单色光在该介质中的传播速度等于sin 倍c(c是真空中的光速) C.此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sin 倍 D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1sin倍【解析】由临界角的计算公式可知:sin =,得n=1sin,故A对;光在介质中的传播速度v=csin ,故B对;此单色光在介质中的波长=,又因为c=0f,可得=csinc0=0sin ,0为该光在真空中的波长,所以C正确;因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变,且等于在真空中的频率,所以D错。【答案】ABC9.如图所示,用透明材料做成一长方体形的光学器材,要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出,那么所选材料的折射率应满足()。A.折射率必须大于2B.折射率必须小于2C.折射率可取大于1的任意值D.无论折射率是多大都不可能 【解析】从图中可以看出,为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出,1和2都必须小于临界角C,即1C,245,n=1sinC2,选项B正确。【答案】B甲10.如图甲所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=2r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则()。A.n可能为2B.n可能为2C.t可能为22rcD.t可能为4.8rc乙【解析】由题意可知第一次入射角为45,反射光路图如图乙所示。根据全反射发生的条件可知临界角C45,再根据n=1sinC可知n2;光在透明柱体中的运动路程为L=4r,运动时间为t=4nrc,则t42rc,C、D均错。【答案】AB甲11.如图甲所示,一透明半圆柱体折射率n=2,半径为R,长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,且部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。【解析】半圆柱体的横截面如图乙所示,OO为半圆的半径。设从A点入射的光线在B点处恰好发生全反射,由折射定律得sin =,故=乙由几何关系得OOB=则有光线射出的柱面面积S=2RLOOB=RL。【答案】 RL甲12.有一折射率为n的长方体玻璃砖ABCD,其周围是空气,如图甲所示,当入射光线从它的AB面以入射角射入时:(1)要使光线在BC面发生全反射,证明入射角应满足的条件是sin n2-1(BC面足够长)。(2)如果对于任意入射角的光线都能产生全反射,则玻璃砖的折射率应取何值?乙【解析】(1)要使光线在BC面发生全反射(见图乙),