4.3光导纤维及其应用 同步练习 (含答案解析) (1)

4.2、4.3光的全反射
光导纤维及其应用
同步练习
【课堂训练】
1.光从一种介质射到另一种介质时，发生了全反射，则全反射发生在（
）
A.折射率较小的介质中
B.折射率较大的介质中
C.光速较小的介质中
D.入射角小于临界角
2.如图画的是光线由空气进入全反射玻璃棱镜，再由棱镜射入空气的光路图.指出哪种情况是可以发生的（
）
3.光线由某种介质射向与空气的分界面，当入射角大于45°时折射光线消失，由此可断定这种介质的折射率是（
）
A.
B.
C.
D.2
4.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.光导纤维传递信号是利用光的直线传播原理
C.光导纤维传递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
【课后巩固】
5.光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（
）
A.光在介质a中的速度必须大于介质b中的速度
B.a是光密介质，b是光疏介质
C.光的入射角必须大于或等于临界角
D.必须是紫光
6.下列说法中正确的是（
）
A.因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质
B.因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质
C.同一束光，在光密介质中的传播速度较大
D.同一束光，在光密介质中的传播速度较小
7.光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是（
）
A.光从玻璃射到分界面上，入射角足够小
B.光从玻璃射到分界面上，入射角足够大
C.光从空气射到分界面上，入射角足够小
D.光从空气射到分界面上，入射角足够大
8.如图所示，细光束AO以45°的入射角从
某种介质射向空气时，分成a、b两束.关于
这两种单色光，下列说法中正确的是（
）
A.从该介质射向空气时，a光发生全反射时的临界角一定大于45°
B.该介质对b光的折射率一定小于
C.该介质对b光的折射率一定等于
D.该介质对b光的折射率一定大于
9.如图所示，两束频率不同的光束A和B
分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖，出射
光线都是OP方向，下列说法正确的是（
）
A.A对玻璃砖的折射率较大
B.A穿过玻璃砖所需的时间较短
C.光由玻璃射向空气发生全反射时，A的临界角小
D.光由玻璃射向空气发生全反射时，B的临界角小
10.如图所示，水的折射率为n，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为h.若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖P，则圆木板的面积为____________.
11.一玻璃立方体中心有一点状光源.今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体.已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值.
答案解析
1.【解析】选B、C.光从光密介质射到光疏介质才可能发生全反射，全反射发生在折射率大、光速小的介质中.
2.【解析】选A.光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A正确.
3.【解析】选B.入射角大于45°时折射光线消失，即这种介质的临界角
C＝45°，所以，故B正确.
4.【解析】选A、D.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.
5.【解析】选B、C.发生全反射,则入射角必须大于或等于临界角.由，折射率大的，在介质中的传播速度小，根据全反射的条件，则a是光密介质,折射率大、在介质中的传播速度小.故B、C正确.
6.【解析】选B、D.光在各种介质中的传播速度和介质相对真空的折射率都是不同的.两种介质相比较光在其中传播速度大，而折射率小的介质叫光疏介质；光在其中传播速度小，而折射率大的介质叫光密介质.
7.【解题指南】解答本题应注意发生全反射必须同时满足的两个条件：
（1）光线从光密介质射向光疏介质.
（2）入射角要大于或等于临界角.
【解析】选B.发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角.故B正确.
8.【解析】选B.当入射角是45°时，a光不一定是刚好发生全反射，即a光的临界角Ca≤45°，故A错；b光的临界角Cb>45°，所以.
9.【解析】选B、D.根据光线可逆，两束光在空气中的入射角相等，A光的折射角大、折射率小；，折射率小的，在介质中的传播速度大，时间短，故A错，B正确；,折射率小的，临界角大，所以B的临界角小.故B、D正确.
10.【解析】当P点光线射到圆木板边缘时恰好发生全反射，即在空气中没有出射光线，则圆木板半径r=htanC，又由全反射公式，
即，则.
面积.
答案：
【总结提升】全反射问题的解题思路
（1）根据题意，确定刚好发生全反射的临界光路.
（2）作出光路图.
（3）根据几何知识，进行定量计算或定性分析.
11.【解析】将题所描述的光现象的立体图
转化为平面图，考虑从玻璃立方体中心O发
出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上
表面发生折射，如图所示，
根据折射定律有
nsinθ=sinα
①
式中，n是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角.
现假设A点是上表面表面积最小的不透明薄膜边缘上的一点.由题意，在A点刚好发生全反射，故
②
设线段OA在立方体上表面的投影长为RA，由几何关系有
③
式中a为玻璃立方体的边长.由①②③式得
④
由题给数据得
⑤
由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是以RA为半径的圆.所求的镀膜面积S′与玻璃立方体的表面积S之比为
⑥
由⑤⑥得
⑦
答案：
【变式备选】如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为（
）
A.
B.
C.
D.
【解析】选A.根据折射率定义有，sin∠1=nsin∠2,nsin∠3=1，已知∠1=45°,∠2+∠3=90°，解得：n=