1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价 十三光导纤维及其应用 (25分钟70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强,光导纤维由内芯和外套两层介质组成。下列说法正确的是()A.光纤通信依据的原理是光的折射B.内芯和外套的折射率相同C.内芯比外套的折射率大D.外套比内芯的折射率大【解析】选C。光纤通信依据的原理是光的全反射。故A错误;为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比外套大,故C正确,B、D错误。故选C。2.(多选)关于光的
2、全反射和光纤的应用,下列说法正确的是()A.光由不同介质射入真空或空气时临界角不同B.入射角大于临界角,不一定发生全反射C.玻璃是光密介质D.光导纤维的工作原理是光的全反射【解析】选A、B、D。不同介质的折射率不同,所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同,故选项A符合题意;入射角大于临界角,不一定发生全反射,还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射,故选项B符合题意;光疏介质、光密介质是相对的,只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质,故选项C不符合题意;光导纤维的工作原理是光的全反射,故选项D符合题意。3.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的。如图所示,一光导纤维内芯折射率为n1,
3、外层折射率为n2,一束光信号与界面夹角由内芯射向外层,要在界面发生全反射,必须满足的条件是()A.n1n2,小于某一值B.n1n2,大于某一值D.n1,则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出【解析】选A、D。光子的频率由光源决定,与介质无关,所以光从真空射入光纤,光子的频率不变,故A正确;光通过此光纤到达小截面的最短距离为L,光在光纤中的传播速度v=,则光通过此光纤到达小截面的最短时间为t=,故B错误;通过光纤侧面全反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行,故C错误;设临界角为C,则sinC=,到达光纤侧面光线入射角等于,当C时,即有sin,则光在第一次到达光纤侧面时发
4、生全反射,不会从光纤侧面射出,故D正确。故选A、D。10.(6分)(多选)下列说法正确的是()A.在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高B.沙漠蜃景和海市蜃楼主要是光的全反射现象C.水中的气泡看起来特别明亮是因为光从气泡射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射D.光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大【解析】选A、B、D。岸边物体的光斜射到水面上,会发生折射现象,当光进入水中后靠近法线,射入鱼的眼睛,而鱼眼由于错觉,认为光始终沿直线传播,是从逆着光的方向看上去而形成的虚像,所以比实际位置高,故A正确。水中的气泡,看起来特别明亮,是因为光线从水射入气泡
5、发生全反射,故C错误;发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率,故D正确;海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的,故B正确。故选A、B、D。11. (6分)如图为“水流导光”实验装置,长直开口透明塑料瓶内装有适量清水,在其底侧开一小孔,水从小孔流出形成弯曲不散开的水流,用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔,观察到激光束没有完全被限制在水流内传播,下列操作有助于激光束完全被限制在水流内传播的是()A.增大该激光的强度B.向瓶内再加适量清水C.改用频率更低的激光D.改用折射率更小的液体【解析】选B。增大该激光的强度,激光的临界角不变,现象不会改变,故
6、A错误;向瓶内再加一些清水,则从孔中射出的水流速度会变大,水流轨迹会变得平直,激光在水和空气界面处的入射角会变大,则有大部分光会在界面处发生全反射,这种现象相当于光导纤维的导光现象,故B正确;水从小孔流出形成弯曲的水流,激光没有完全被限制在水流内,是因为光从水射向空气的入射角小于临界角,出现折射现象,当换用频率更低的激光,临界角变大,更不容易发生全反射,将有更多激光不能被限制在水流内传播,故C错误;水从小孔流出形成弯曲的水流,激光没有完全被限制在水流内,是因为光从水射向空气的入射角小于临界角,出现折射现象,改用折射率更小的液体时,临界角变大,更不容易发生全反射,将有更多激光不能被限制在水流内传
7、播,故D错误。故选B。12.(12分)如图所示,横截面为半圆形的某种透明柱体介质,截面ABC的半径R=10 cm,直径AB与水平屏幕MN垂直并与A点接触。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心O,已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=,n2= 。(1)求红光和紫光在介质中传播的速度比;(2)若逐渐增大复色光在O点的入射角,使AB面上刚好只有一种色光射出,求此时入射角的大小及屏幕上两个亮斑的距离。【解析】(1)折射率n=故红光和紫光在介质中传播的速度比=(2)增大入射角,紫光先发生全反射,其折射光线消失,设紫光的临界角为C,有:sinC=所以C=45此时入射角i=C=45光路如图红光入射角为i,有n1=可得sinr= 两亮斑PQ的间距:d=R+代入数值得d=(10+5) cm答案:(1)(2)45(10+5) cm关闭Word文档返回原板块