高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 光导纤维及其应用测试题

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．下列说法中正确的是（    ）

A．用光导纤维束传送图象信息，这是利用光的衍射现象

B．立体电影利用的是光的偏振现象

C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象

D．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互加强

2．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

3．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

4．对于以下光学现象或运用，说法错误的：（  ）

A．自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜

B．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景

C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象

D．光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成

5．光纤主要由折射率较大的内芯与折射率较小的外套组成.在光纤中传输的信号是脉冲光信号当一个光脉冲从光纤的入射端输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输.引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光线用时最短，在两种介质界面发生最多次全反射的光线用时最长.为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为，外套折射率为.在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为，则下列说法正确的是（    ）

A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和外套材料折射率的关系应满足

B．内芯材料的折射率越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出

C．为了尽可能减小，应该选用波长更短的光

D．为了尽可能减小，应该减小光纤的直径

6．下列有关光现象的说法中正确的是 （  ）

A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象

B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽

C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率小

D．光的偏振现象说明光是一种纵波

7．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

8．在人类历史的进程中，物理学的发展促进了科学技术的不断进步，推动了人类文明的发展。下列物理学中的观点，正确的是（　　）

A．物体做受迫振动时如果增大驱动力的频率，则物体做受迫振动的振幅会增大

B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移不一定大于振动减弱区域质点的位移

C．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大

D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高

9．下列说法中正确的是（  ）

A．在光导纤维束内传送图象是利用光的衍射现象

B．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衍射现象

C．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性

D．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

10．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

11．下列说法正确的是（　　）

A．“光纤通信”利用了全反射的原理

B．在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要浅

C．光由光疏介质射入光密介质时，折射角大于入射角

D．一切波都能发生干涉和衍射，但干涉和衍射不是波特有的现象

12．对于下列光现象的说法中,正确的是（   ）

A．雨后公路上面的油膜出现彩色条纹,这是光的衍射现象

B．太阳光斜射到铁栅栏上,地面出现明暗相间的条纹,这是光的衍射现象

C．光导纤维是利用光的全反射现象制成的

D．位于月球本影区的人,能看到月全食

13．如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法正确的是（　　）

A．光线、都不能发生全反射

B．光线、都能发生全反射

C．光线发生全反射，光线不发生全反射

D．光线不发生全反射，光线发生全反射

14．关于光的全反射及其应用，下列说法正确的是（　　）

A．入射角大于临界角，光一定发生全反射

B．光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射

C．光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象

D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射

15．下列说法正确的是（　　）

A．由于真空中没有介质，因此电磁波不能在真空中传播

B．无线电通信是利用电磁波传输信号的，而光导纤维传送图像信息是利用光的全反射原理

C．无影灯利用的是光的衍射原理，雨后的彩虹是光的干涉现象

D．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理

二、填空题（共4题）

16．光导纤维1966年，33岁的华裔科学家___________提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。___________因此获得2009年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（opticalfiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了___________原理。

17．以下说法中正确的是____________

A光导纤维是应用了光的全反射

B．天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象

C．白光经玻璃三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大

D．泊松亮斑是泊松在证明光具有波动性时发现的

E在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影

18．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）

19．传统的导线传输技术存在衰减大、容量小、抗干扰能力弱等缺点，而光纤通信的主要优点就是______、衰减小______能力强。

三、综合题（共4题）

20．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？

21．光导纤维是传光的细圆玻璃丝，每根纤维分内外两层。一束光由光纤端面从空气射向内层材料，经内、外层材料的分界面发生多次全反射后呈锯齿形的路线可以无损地传到另一端。如图为一根光纤的截面图，左端面与两种材料的界面垂直，当光从端面的圆心O入射后，在从光纤的一端传到另一端的过程中光线不从内壁漏掉时，入射角的最大值为。已知内层和外层材料的折射率分别为n1和n2（n1 > n2），光在真空（空气）中的传播速度为C。求：

（ⅰ）的值；

（ⅱ）若光纤的长度为l，光以射入后在光纤中传播的时间。

22．光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是光的全反射。如图所示，A、B两地相距10km，为了通信，安装了折射率为的光纤。若某光信号从光纤A端射入恰好能在光纤内表面发生全反射，则该光信号从A传播到B的时间？（假设A、B两地光纤沿直线安装，光在真空中的速度）

23．如图，是一直角三棱镜的横截面，，，一细光束从边的D点折射后，射到边的E点，发生全反射后经边的F点射出。垂直于交于G，D恰好是的中点，不计多次反射。

（1）求出射光相对于D点的入射光的偏角；

（2）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围?

参考答案

1．B

2．D

3．A

4．B

5．B

6．B

7．B

8．B

9．C

10．D

11．A

12．C

13．A

14．D

15．B

16．高锟    高锟    光的全反射   

17．ABE

18．大       

19．容量大    抗干扰   

20．（1）；（2）

21．（ⅰ）；（ⅱ）

22．1 × 10 - 4s

23．（1）；（2）