高中鲁科版 (2019)第4章 光的折射和全反射第4节 光导纤维及其应用课时作业

4.4光导纤维及其应用同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共13题）

1．关于波下列说法正确的有（     ）

A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用

B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象

C．波源匀速靠近一静止的接收者，接收者接收到的频率比波源的频率小

D．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的

2．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

3．关于光在传播过程中所表现的现象，下列说法不正确的是（　　）

A．用光导纤维束传输图像和信息，利用了光的全反射原理

B．白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象

C．光的偏振现象说明光是一种横波

D．涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透色程度

4．下列有关光现象的说法正确的是

A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象

B．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄

D．光的偏振现象说明光是一种纵波

5．如图所示，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内。则下列说法正确的是（　　）

A．激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生折射

B．激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射

C．仅改用折射率更大的液体，激光束不能完全被限制在水流内

D．激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度

6．下列说法中不正确的是（　　）

A．电子表的液晶显示用到了偏振光

B．光纤利用的是光的全反射

C．红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变

D．分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更窄

7．关于光的现象，下列说法正确的是（　　）

A．某单色光从真空射入普通玻璃，光线传播速度将增大

B．光导纤维传输信号，应用了全反射原理

C．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象

D．在镜头前加装一个偏振片可以增强入射光的强度。

8．如图所示为长直光纤的纵切面内层折射率为,外层折射率为为中轴线．光线自光纤左端进入,与中轴线夹角为,要使该光线总是发生全反射,应满足的条件是（     ）

A．角足够小

B．角足够大

C．角足够小

D．角足够大

9．下列关于光学现象的说法正确的是（   ）

A．海市蜃楼是因为光的色散

B．雨后的彩虹是由于七色光对水滴的折射率不同发生了光的色散的结果

C．红光进入水中，其频率和传播速度都会变小

D．用于传输信号的光纤利用了光的全反射，且内芯的折射率要小于外套的折射率

10．下列说法中正确的是（     ）

A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象

B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的衍射现象

C．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象

D．泊松亮斑是光的干涉现象

11．下列说法中正确的是（　　）

A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象

B．光导纤维传输信号是利用光的干涉现象

C．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象

D．人造地球卫星用红外遥感技术拍摄云图照片是利用光的干涉现象

12．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C．在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象

D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

13．两束不同频率的单色光a、b从空气彼此平行射入水中，发生了如图所示的折射现象α>β。光束a与光束b比较，下列正确的是（　　）

A．光束a相对于水的折射率比b大

B．光束a在水中的速度比b小

C．光束a在水中的波长比b小

D．若从水中斜射向空气，随着入射角的增大，光束b比光束a先发生全反射

二、填空题（共4题）

14．2009年诺贝尔物理学奖授予华商物理学家高，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的__________（选填“大”或“小”），而光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率__________（选填“大”或“小”）。

15．如图中，甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像，其中图甲是光的________（选填“干涉”或“衍射”）图像。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径________（选填“大于”或“小于”）图乙所对应的圆孔的孔径。

16．2009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_____。

17．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：光的入射方向应该是____（填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”），且入射角_______临界角（填“≤”或“≥”）．

三、综合题（共4题）

18．一光导纤维可简化为一长玻璃丝，如图所示，长为，折射率为，代表一端面．已知光在真空中的传播速度为。求光线从端面传播到另一端面所需的最长时间。

19．1966年33岁的华裔科学家高锟首先提出光导纤维传输大量信息的理论，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖．如图所示，一长为L的直光导纤维，外套的折射率为n1，内芯的折射率为n2，一束单色光从图中O1点进入内芯斜射到内芯与外套的介质分界面M点上恰好发生全反射，O1O2为内芯的中轴线，真空中的光速为c．求：

①该单色光在内芯与外套的介质分界面上发生全反射时临界角C的正弦值；

②该单色光在光导纤维中的传播时间．

20．如图所示的直角三角形是玻璃砖的横截面，，，为边的中点，。一束平行于的光从边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在边上的点被反射，是反射光线，且恰与平行。

(1)求玻璃砖的折射率；

(2)从该束光射入玻璃砖开始计时，经边上的点反射后，求第一次射出玻璃砖所需的时间。

21．如图为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为，折射率为，代表端面。为使光能从玻璃丝的端面传播到另一端面，求光在端面上的入射角应满足的条件。

参考答案：

1．D

2．C

3．D

4．B

5．B

6．D

7．B

8．C

9．B

10．A

11．A

12．A

13．D

14．     大     小

15．     衍射     小于

16．     ＞         

17．     全反射     从光密介质到光疏介质     ≥

18．

19．①；②

20．(1)；(2)

21．