- 光导纤维
- 共15题
被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大贡献，与两位美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖，光纤由内芯和外套两层组成。某光纤内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，其剖面如图所示。在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为60°，为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏”出去，求内芯的折射率n1的最小值。
正确答案
解：如图所示，由题意在内芯和外套分界面上要发生全反射
当在端面上的入射角i最大（im=90°）时，折射角r也最大，在内芯与外套分界面上的入射角i'最小，如此时入射角等于临界角，则恰能保证信号不会通过外套“泄漏”
这时i'min=C=90°一rm
得rm=30°
在端面上im=90°时，由
得n1=2
所以，当n1=2时在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会通过外套“泄漏”出去
如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n。光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需要的最长时间为多少？（设光在真空中的光速为c）
正确答案
解：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维侧壁的入射角刚好为光导纤维的临界角
光在光导纤维中传播的路程为
光在光导纤维中传播的速度为
所需最长时间为
2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父，光纤由折射率为n1的内芯和折射率为n2的包层构成，则n1____________n2（填“>” “<”或“=”）。若光导纤维长度为L，光以入射角θ射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为____________，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为____________。
正确答案
＞，
光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的________现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向________，且入射角等于或大于________。
正确答案
全反射；光疏介质；临界角
光导纤维长l，其折射率为n，光从一个端面进入，从另一端面射出，光在光纤中运动的最长时间是多少？
正确答案
解：光在光导纤维内是以全反射的方式传播的，每次的入射角都大于或等于临界角，但等于临界角时路程最大，时间最长，如图所示
由几何关系知：sinC=
设光经N次全反射从另一个端面射出，则总路程为s
s=(N+1)Δs=(N+1)nΔl=n(N+1)Δl=nl
光在玻璃中的传播速度v=
光在玻璃中传播的时间t=
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