高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 光导纤维及其应用课后复习题

4.4光导纤维及其应用基础巩固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．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．以下说法正确的是(　　)

A．光纤通信利用了光的反射原理

B．天空中的彩虹是由光干涉形成的

C．真空中蓝光的波长比红光的波长长

D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变

3．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

4．下列说法中正确的是

A．门镜可以扩大视野是利用光的色散现象

B．光导纤维传送光信号是利用光的衍射现象

C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉现象

D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

5．以下说法中错误的是（       ）

A．在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制

B．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁

C．通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度

D．光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要小

6．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，外层折射率为，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．，小于某一值 B．，大于某一值

C．，大于某一值 D．，小于某一值

7．关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是（　　）

A．激光全息照相是利用了激光强度高的特性 B．3D电影是利用了光的干涉特性

C．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性 D．光导纤维传递信息是利用了光的全反射

8．目前，移动和电信公司都升级了200M光纤入户，网速更快，使用更方便，光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，下面是某种单色光在光纤中的传播路径经过多次全反射后从右端射出。若该介质的折射率为，则关于的大小，下列判断正确的是（　　）

A．<60° B．<30°

C．>30° D．<30°

9．2008年北京奥运会上，光纤通讯将覆盖所有奥运场馆为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光导纤维是由内芯和外套两层组成，光从一端进入，另一端传出，下列说法正确的是（　　）

A．内芯的折射率小于外套的折射率

B．增大光从端面入射的入射角，在端面处可能发生全反射

C．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间不相同

D．若红光以如图所示的角度入射，恰能在内芯和外套界面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，在内芯和外套界面上将不会发生全反射

10．下列说法正确的是

A．激光测距是应用了激光相干性好的特点

B．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理

C．在双缝干涉实验中要使条纹变宽，可采用的办法是将入射光由绿光变为红光

D．A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，则逐渐增大入射角，B光先发生全反射

11．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．

12．下列有关光现象的理解，正确的是（　　）

A．光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大

B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其它可见光波长长，易发生干涉

C．照相机镜头镀上一层增透膜，是为了使拍摄的景物呈淡紫色

D．泊松亮斑是光的干涉现象

13．关于光的全反射现象，下列说法错误的是（　　）

A．只有光从光疏介质射入光密介质时，可能发生全反射

B．全反射临界角和介质的折射率有关

C．全反射反射率比平面镜反射率高

D．“光纤通信”就是利用了全反射的原理

14．有关光的应用，下列说法不正确的是（   ）

A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度

B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象

D．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理

15．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．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象

B．白光通过三棱镜后得到彩色图样是利用光的衍射现象

C．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

D．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象

二、填空题（共4题）

16．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“≥”）．

17．2009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”）。

18．2009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_____。

19．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43°，则该内芯的折射率为 ___________ 。（sin 43°=0.68，cos 43°=0.73，结果保留2位有效数字）

三、综合题（共4题）

20．与其他电信号传输系统相比，光纤具有哪些优势?请举例说明。

21．光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强，载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，外套就可以沿着光纤传到千里之外的另一端，实现光纤通信。如图所示，某光纤内芯半径为，折射率为，传递的信号从光纤轴线上的点射向光纤。为保证射入光纤的光信号在传输过程中发生全反射，点到光纤端面的距离必须大于某个值。

(1)若该光纤长为，求光在该光纤中传播的最短时间；

(2)若该光纤内芯半径，，假设光信号在其中传输时相对外套的临界角为，求点到光纤端面距离的最小值（已知，，）。

22．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。

23．如图所示，一条长度为的光导纤维用折射率为的材料制成，一束激光束由其左端的中心点以的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。（已知光在真空中的传播速度为）

（1）该激光束在光导纤维中的传播速度是多大？

（2）该激光束在光导纤维中传输所经历的时间是多少？

参考答案：

1．D

2．A

3．D

4．C

5．A

6．A

7．D

8．C

9．C

10．C

11．C

12．A

13．A

14．A

15．C

16．     全反射     从光密介质到光疏介质     ≥

17．     大     小

18．     ＞         

19．     大     1.5

20．

与其他电信号传输系统相比，光纤通讯的优势包括：传输频带宽、通讯量大、传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻；抗干扰能力强、抗腐蚀能力强、保密性强等优点。

21．(1)；(2)

22．

23．（1）；（2）