- 光的折射
- 共2353题
如图，ABC为一全反射棱镜，棱镜对不同色光的折射率不同，对红光的临界角为42°，M为一与BC垂直的光屏，一束白光沿平行于BC的方向射向AB面，经AB面折射后的光线又射向BC，则
[ ]
正确答案
由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？
正确答案
解：要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是不管入射角多大都能在侧壁发生全反射。令入射角等于90°，再由折射定律和全反射临界角公式、几何关系就可以求出材料的折射率
设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，如图所示
由折射定律：
由几何关系：α+β=90°，sinα=cosβ
由全反射临界角的公式：
要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i=90°，sini=1
故
解得n=
光导纤维的折射率应为n≥
（1）下列说法正确的是_____________。（填写选项前的字母）
（A）用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
（B）如果做振动的质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
（C）变化的电场周围不一定产生变化的磁场
（D）狭义相对论认为：在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
（2）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处。此后x＝1m处的质点比x＝-1m处的质点_____________（选填“先” 、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过
（3）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
正确答案
（1）CD
（2）后，0.4ns (n=1、2、3……)
（3）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（
这时
得
在端面上
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恰能都不会通过外套“泄漏”出去
如图所示，A、B两点之间的距离为s，在两点间连接一直纤维，一束光从光导纤维中间射入，射入的光线在光导纤维与空气的界面恰好发生全反射现象，由A点传输到B点所用的时间为t，求光导纤维所用材料的折射率。
正确答案
解：作出光路图如图所示，设介质折射率为n，光在界面处刚好发生全反射，其入射角等于临界角，故sinθ=1/n。设光在介质中传播速度为v，有v=c/n
由图示可知，光在光导纤维中实际走过的路为L=s/sinθ
故
所以
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
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的贡献，与美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖。光纤由内芯和外套两层组成，为计算方便，忽略外套的厚度。一光导纤维全长L=10m，其内芯是由折射率为n=2的材料做成的。
（1）试证明从光纤左端不同入射角射入的光全部能无能量损失的传输到光纤右端。
（2）求在光纤中传播的光所需要的最长时间。
正确答案
（1）证明“略”
（2）
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=
如图所示,一个折射率为
①两个
②两个界面都可能发生折射现象
③在界面I不
④在界面Ⅱ可能发生全反射现象
A只有①②
B只有②③
C只有①
D只有①③④
正确答案
如图所示，两个同种玻璃制成的棱镜，顶角θ1略大于θ2，两单色光A和B分别垂直入射三棱镜，其出射光线与第二界面的夹角φ1=φ2，则下列说法不正确的是（）
正确答案
三棱镜的顶角是
正确答案
如图14-1-21所示，一个三棱镜的顶角θ＝41°30′.一束白光以较大的入射角i从棱镜左侧面射入，从右侧面射出，并在光屏P上形成由红到紫的光谱.已知黄光临界角为40°23′，橙光临界角为41°34′，紫光临界角为41°14′，那么，当入射角i逐渐减小到0°的过程中，彩色光谱的变化情况是( )
图14-1-21
正确答案
（9分）如图所示,某三棱镜的截面是一直角三角形,棱镜材料的折射率为n,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC的
正确答案
略
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