2019-2020年高中物理 4.6全反射与光导纤维自我小测 沪科版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理 4.6全反射与光导纤维自我小测 沪科版选修3-41光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是 ()A光纤通信利用光作为载体来传递信息B光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝2如图所示，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45。下面四个光路图中，正确的是()3下图所示是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率n，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线()A不能从圆弧射出 B只能从圆弧射出C能从圆弧射出 D能从圆弧射出4一激光发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为，c表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是()A该光在真空中的波长为nB该光在真空中的波长为/nC该光的频率为c/D该光的频率为c/n5彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的光线，则()A在水中单色光a的折射率大于b光的折射率B单色光a比单色光b的频率高C由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角D在水中a光的传播速度小于b光的传播速度6光导纤维的结构，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下说法正确的是()A内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用7下列现象中，属于光的全反射现象的是()A肥皂泡上的彩色条纹B雨后天边出现彩虹C早晨东方天边出现红色朝霞D荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮8以下说法正确的是()A光纤通信利用了激光相干性好的特点B激光武器利用了激光亮度高的特点C激光写、读利用了激光亮度高的特点D激光加工、激光手术利用了激光亮度高的特点9已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光()A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C从该玻璃射入空气发生全反射时，红光临界角较大D用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大10.xx年北京奥运会时，光纤通信网覆盖了所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光纤通信可利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，一根长直的光导纤维，它的折射率为n。如果把该光纤放在空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，最大的入射角是多少(用该角的正弦函数值表示)？为简化问题，光纤外套忽略不计。11如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，A30，斜边ABa。棱镜材料的折射率为n。在此截面所在的平面内，一条光线以45的入射角从AC边的中点M射入棱镜。画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。答案9解析1解析：光纤是利用光的全反射现象而实现光作为载体的信息传递，光纤是内芯折射率大于外层表皮折射率的很细的玻璃丝。答案：AD2解析：因为玻璃的折射率为n1.5，所以全反射临界角为Carcsinarcsin。从题图可知入射角45C，故发生全反射。答案：A3解析：由折射率n知该棱镜的全反射临界角为C37(sinC)，从G点入射的光线垂直进入棱镜后，在G1点恰好发生全反射，则圆弧上所有入射的光线均发生全反射，不会从棱镜中射出，只有圆弧上入射的光线折射后射出棱镜。所以只有B正确，A、C、D错误。答案：B4解析：注意光从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化，对激光也是一样。由于速度变化的原因，波长会相应变化。对同一频率的光，它在真空中的波长应大于在介质中的波长。答案：AD5解析：由题图知折射角rarb，据n知naCb，选项C正确；vc/n知vavb，D错。答案：C6解析：光导纤维内芯折射率较大。光在内芯中传播，射到内芯与外套的界面时，正好是由光密介质进入光疏介质。若此时入射角大于临界角，则发生全反射，光线被约束在内芯中。答案：A7解析：肥皂泡上的彩色条纹属于光的干涉，雨后彩虹属于光的折射，早晨的红色朝霞是由于空气的散射作用，荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮，是由于光线在水珠中发生全反射。D项正确。答案：D8解析：利用激光的相干性进行信息的传递，例如利用激光相干性好进行光纤通信；利用激光的平行度好进行精确测量和数据采集；利用激光的亮度高进行激光切割和焊接。答案：ABD：由题意知n蓝n红，由n知v蓝v红，A错误；由折射率公式n知， 1相同时，n越大，折射角2越小，B错误；由sinC知，n越大，临界角越小，C正确；由条纹间距x，且蓝红知，红光的条纹间距较大，D错误。答案：C10解析：如图所示，入射角最大时对应的光线在侧壁恰好发生全反射，即入射角为临界角。nsinCr90C解式得sini，即iarcsin。答案：arcsin11解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得n由已知条件及式得r30如果入射光线在法线的右侧，光路图如图(a)所示。设出射点为F，由几何关系可得AFa即出射点在AB边上离A点a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图(b)所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角60设全反射的临界角为c，则sinc由和已知条件得c45因此，光在D点发生全反射。设此光线的出射点为E，由几何关系得DEB90BDa2AFBEDBsin30联立式可得BEa即出射点在BC边上离B点a的位置。答案：若入射光线在法线右侧，出射点在AB边上离A点a的位置；若入射光线在法线左侧，出射点在BC边上离B点a的位置。