高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 光导纤维及其应用同步训练题

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15题）

1．如图所示，一光导纤维内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，一束光信号与界面夹角为α由内芯射向外套，要在界面发生全反射，必须满足的条件是　（　　）

A．n1>n2，α小于某一值 B．n1<n2，α大于某一值

C．n1>n2，α大于某一值 D．n1<n2，α小于某一值

2．下列与光有关的说法正确的是（　　）

A．在光导纤维束内传送图象是利用光的折射原理

B．肥皂泡呈彩色、三棱镜观察白光看到的彩色图样都是山于光照射时发生了薄膜干涉

C．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射

D．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在

3．关于光学现象在科学技术、生产和生活中的应用，下列说法中正确的是（　　）

A．光的偏振现象说明光是纵波

B．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象

C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象

D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

4．下列说法正确的是     

A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象

B．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用

C．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可观察到彩色条纹

D．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率

5．关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是（　　）

A．光纤通信利用了光的折射

B．全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象

C．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射

D．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射

6．以下哪些现象是由光的全反射造成的（　　）

A．在岸上能看见水中的鱼 B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯

C．夏天，海面上出现的海市蜃楼 D．用光导纤维传输光信号

7．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偏振现象

C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象

D．照相机镜头表面表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象

8．光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低。关于光在连续型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是（　　）

A． B． C． D．

9．如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示，将一激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射，则此介质的折射率为（　　）

A． B．

C． D．

10．下列说法正确的是（　　）

A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理

B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小

C．较弱的声音也可以震碎玻璃杯，是因为玻璃杯和声波发生了共振

D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小

11．夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低。可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景。则下列说法正确的是（　　）

A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像

B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大

C．海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射而产生的

D．海面上的蜃景，成正立的像，位置在实物的上方

12．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角出射，则此介质的折射率为（       ）

A． B． C． D．

13．关于光现象及其应用，下列说法正确的有（   ）

A．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短，频率变小

B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的反射形成的色散现象

C．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气折射率比下层空气折射率大

D．医院给病人做肠镜、胃镜、喉镜等检查时都要用到内窥镜，内窥镜应用到了光的全反射

14．美国罗切斯大学的科学家说，他们利用量子力学与激光技术制造的一种“简单”计算机比目前用的电脑运算速度快10亿倍．该大学的研究人员指出，新型计算机是基于光的干涉原理，运算处理用的是光子而不是电子．那么就现代生产技术而言，下列哪些技术也利用了光的干涉原理（　　）

A．光导纤维通信技术

B．立体电影拍摄技术

C．检测工件表面平整度

D．对金属元件进行探伤

15．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

二、填空题（共4题）

16．我国的光纤通信技术处于世界领先水平。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”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为，则该内芯的折射率为_____。（取，结果保留2位有效数字）

17．如图所示，一根长为L的直光导纤维的折射率为，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出，所需的最长时间是________.(设光在真空中的光速为c)

18．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“≥”）．

19．光纤通信技术是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式，某种光纤内部分为三层：中心高折射率玻璃芯，中层低折射率硅玻璃包层，外层是加强用的树脂涂层，当光从空气由光纤的端口进入内芯后，光的传播速度_________（选填“变大”“变小”或“不变”），若该种光纤的内芯在空气中发生全反射的临界角为，则内芯的折射率为___________（结果可用根号表示）。

三、综合题（共4题）

20．如图，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体．容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源．靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源．开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分．将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端．求此液体的折射率n．

21．半径为、介质折射率为的透明圆柱体，过其轴线的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角由点入射，折射光线由上边界的A点（图中未画出）射出。当光线在点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的点（图中未画出）恰好发生全反射。求A、两点间的距离。

22．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。

23．如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形，，。一束平行于边的光线自边的点射入三棱镜，在边发生反射后从边的点射出。若光线在点的入射角和在点的折射角相等。在三棱镜的边是否有光线透出？写出分析过程。（不考虑多次反射）

参考答案：

1．A

2．C

3．D

4．C

5．D

6．D

7．A

8．C

9．A

10．C

11．D

12．D

13．D

14．C

15．B

16．     大    

17．

18．     全反射     从光密介质到光疏介质     ≥

19．     变小    

20．

21．

22．

23．没有，

光路图如图所示

图中点为光线在边发生反射的入射点。设光线在点的入射角为、折射角为，在点的入射角为、折射角依题意也为，由几何关系得

由折射定律有

由可得

为过点的法线，为直角，，由几何关系有

由反射定律可知

联立可得

由几何关系得

联立可得

设在点的入射角为，由几何关系得

此三棱镜的全反射临界角满足

由可得

此光线在点发生全反射，三棱镜的边没有光线透出。