2019-2020年高中物理 4.6全反射與光導纖維自我小測 滬科版選修3-4.doc

2019-2020年高中物理 4.6全反射與光導纖維自我小測 滬科版選修3-41光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務。目前，我國正在大力建設高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡。下列說法正確的是 ()A光纖通信利用光作為載體來傳遞信息B光導纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理C光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理D目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲2如圖所示，一束光線從折射率為1.5的玻璃內(nèi)射向空氣，在界面上的入射角為45。下面四個光路圖中，正確的是()3下圖所示是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線。已知該棱鏡的折射率n，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線()A不能從圓弧射出 B只能從圓弧射出C能從圓弧射出 D能從圓弧射出4一激光發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為，c表示光在真空中的速度，下列說法中正確的是()A該光在真空中的波長為nB該光在真空中的波長為/nC該光的頻率為c/D該光的頻率為c/n5彩虹是懸浮于空氣中的大量小水珠對陽光的色散造成的，如圖所示為太陽光照射到空氣中的一個小水珠發(fā)生全反射和色散的光路示意圖，其中a、b為兩束頻率不同的光線，則()A在水中單色光a的折射率大于b光的折射率B單色光a比單色光b的頻率高C由水射向空氣，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角D在水中a光的傳播速度小于b光的傳播速度6光導纖維的結構，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，以下說法正確的是()A內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護作用7下列現(xiàn)象中，屬于光的全反射現(xiàn)象的是()A肥皂泡上的彩色條紋B雨后天邊出現(xiàn)彩虹C早晨東方天邊出現(xiàn)紅色朝霞D荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮8以下說法正確的是()A光纖通信利用了激光相干性好的特點B激光武器利用了激光亮度高的特點C激光寫、讀利用了激光亮度高的特點D激光加工、激光手術利用了激光亮度高的特點9已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光()A在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大B以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較大C從該玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，紅光臨界角較大D用同一裝置進行雙縫干涉實驗，藍光的相鄰條紋間距較大10.xx年北京奧運會時，光纖通信網(wǎng)覆蓋了所有奧運場館，為各項比賽提供安全可靠的通信服務，光纖通信可利用光的全反射將大量信息高速傳輸，如圖所示，一根長直的光導纖維，它的折射率為n。如果把該光纖放在空氣中，要使從它的一個端面進入光纖的光發(fā)生全反射，最大的入射角是多少(用該角的正弦函數(shù)值表示)？為簡化問題，光纖外套忽略不計。11如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，A30，斜邊ABa。棱鏡材料的折射率為n。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡。畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原路返回的情況)。答案9解析1解析：光纖是利用光的全反射現(xiàn)象而實現(xiàn)光作為載體的信息傳遞，光纖是內(nèi)芯折射率大于外層表皮折射率的很細的玻璃絲。答案：AD2解析：因為玻璃的折射率為n1.5，所以全反射臨界角為Carcsinarcsin。從題圖可知入射角45>C，故發(fā)生全反射。答案：A3解析：由折射率n知該棱鏡的全反射臨界角為C37(sinC)，從G點入射的光線垂直進入棱鏡后，在G1點恰好發(fā)生全反射，則圓弧上所有入射的光線均發(fā)生全反射，不會從棱鏡中射出，只有圓弧上入射的光線折射后射出棱鏡。所以只有B正確，A、C、D錯誤。答案：B4解析：注意光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變化，對激光也是一樣。由于速度變化的原因，波長會相應變化。對同一頻率的光，它在真空中的波長應大于在介質(zhì)中的波長。答案：AD5解析：由題圖知折射角ra>rb，據(jù)n知na<nb，A錯；a光的頻率小于b光的頻率，B錯；由Carcsin知Ca>Cb，選項C正確；vc/n知va>vb，D錯。答案：C6解析：光導纖維內(nèi)芯折射率較大。光在內(nèi)芯中傳播，射到內(nèi)芯與外套的界面時，正好是由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。若此時入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射，光線被約束在內(nèi)芯中。答案：A7解析：肥皂泡上的彩色條紋屬于光的干涉，雨后彩虹屬于光的折射，早晨的紅色朝霞是由于空氣的散射作用，荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮，是由于光線在水珠中發(fā)生全反射。D項正確。答案：D8解析：利用激光的相干性進行信息的傳遞，例如利用激光相干性好進行光纖通信；利用激光的平行度好進行精確測量和數(shù)據(jù)采集；利用激光的亮度高進行激光切割和焊接。答案：ABD：由題意知n藍>n紅，由n知v藍<v紅，A錯誤；由折射率公式n知， 1相同時，n越大，折射角2越小，B錯誤；由sinC知，n越大，臨界角越小，C正確；由條紋間距x，且藍<紅知，紅光的條紋間距較大，D錯誤。答案：C10解析：如圖所示，入射角最大時對應的光線在側(cè)壁恰好發(fā)生全反射，即入射角為臨界角。nsinCr90C解式得sini，即iarcsin。答案：arcsin11解析：設入射角為i，折射角為r，由折射定律得n由已知條件及式得r30如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖(a)所示。設出射點為F，由幾何關系可得AFa即出射點在AB邊上離A點a的位置。如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖(b)所示。設折射光線與AB的交點為D。由幾何關系可知，在D點的入射角60設全反射的臨界角為c，則sinc由和已知條件得c45因此，光在D點發(fā)生全反射。設此光線的出射點為E，由幾何關系得DEB90BDa2AFBEDBsin30聯(lián)立式可得BEa即出射點在BC邊上離B點a的位置。答案：若入射光線在法線右側(cè)，出射點在AB邊上離A點a的位置；若入射光線在法線左側(cè)，出射點在BC邊上離B點a的位置。