4.4光导纤维及其应用基础巩固-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册(word含答案)

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．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
2．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是（　　）
A．内芯折射率小于外套的折射率
B．a光光子的能量大于b光光子的能量
C．在内芯介质中单色光a的传播速度比b大
D．入射角由θ0逐渐增大时，b光全反射现象先消失
3．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
4．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折射现象
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．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹是光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
5．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（　　）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
B．波长越长的光在光纤中传播的速度越小
C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
6．下列光学现象中说法正确的是（　　）
A．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．光导纤维利用了光的干涉原理
D．用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光宽
7．光纤通信是一种现代化通信手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（　　）
A．光的全反射 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的折射
8．下列说法中不正确的是（　　）
A．电子表的液晶显示用到了偏振光
B．光纤利用的是光的全反射
C．红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
D．分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更窄
9．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲∶全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
B．图乙∶医学上用光导纤维制成内窥镜来检查人体器官内部，这是利用光的衍射原理
C．图丙∶拍摄汽车玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个增透膜可以减少反射光的损失
D．图丁∶在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距变宽
10．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
11．如图所示光导纤维的长度为L，某种频率的光在其中的折射率为n，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为（　　）
A． B． C． D．
12．光纤是在日常生活中广泛应用的技术．我们将激光信号通入光纤中，通过全反射传递信息．激光相比于普通光最大的优势在于它的相干性好，因此我们可以进行调制．关于激光和光导纤维的说法正确的是（ ）
A．光导纤维内芯折射率小于外层折射率
B．一束光导纤维同时刻只能传输某一个频率的光信号
C．使用普通的自然光也可以进行调制
D．调制激光信号就是按照要求改变激光的频率、振幅、相位和偏振
13．图为“水流导光”，实验装置．长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察到激光束没有完全被限制在水流内传播，下列操作有助于激光束完全被限制在水流内传播的是(　　)
A．增大该激光的强度
B．向瓶内再加适量清水
C．改用频率更低的激光
D．改用折射率更小的液体
14．下列说法正确的是（　　）
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象
C．用“猫眼”扩大观察视野是利用光的衍射现象
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
15．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
二、填空题（共3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．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。
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）
三、综合题（共4题）
19．光导纤维导光的原理，如图所示，某光在有机玻璃丝内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃丝内沿着锯齿形路线传播。若玻璃丝长为l，内芯的折射率为，代表入端面。某光线以入射角从玻璃丝的端面传播到另一端面，求光从入射端面到出射断面传播所需要时间为多少？
20．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。
21．角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹角，且只考虑纸面内的入射光线。
(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？
(2)若尾灯材料的折射率，光线从右侧面以角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求满足的条件。
22．一光导纤维可简化为一长玻璃丝，如图所示，长为，折射率为，代表一端面．已知光在真空中的传播速度为。求光线从端面传播到另一端面所需的最长时间。
参考答案
1．C
2．C
3．B
4．C
5．D
6．A
7．A
8．D
9．A
10．A
11．A
12．D
13．B
14．B
15．ABE
16．全反射 从光密介质到光疏介质 ≥
17．容量大 抗干扰
18．大
19．
20．
21．(1)；(2)
22．