4．3《光导纤维及其应用》学案（鲁科版本选修3-4）.docVIP

4．3《光导纤维及其应用》学案 【学习目标】 1．知道光导纤维及其工作原理； 2．了解光纤通信系统的组成及我国光纤通信发展的现状。 【学习重点】 光导纤维及其工作原理 【知识要点】 一、光导纤维及其工作原理 利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝,由内芯和外套组成,直径只有几微米到100微米左右,光导纤维是由折射率较高的的玻璃内芯和折射较低的外层透明介质组成。 图11光在光导纤维内传播时，由光密介质入射到光疏介质，若入射角 i≥C（临界角），光就会在光纤内不断发生全反射。 图11 如图表示光在光导纤维中的传播情况，纤维为圆柱形，由内芯和涂层两部分构成.内芯为玻璃，折射率为n0；涂层为塑料，折射率为n1，且n1＜n0.光从空气射入纤维与轴线成θ角.光线在内芯侧壁上发生多次全反射后至纤维的另一端射出。 二、光纤通信 光纤通信是光导纤维的一个重要应用，光纤通信具有质地轻、弯曲自如、传光效率高、抗机械振动、耐腐蚀性好、能量损耗小、抗干扰能力强、必威体育官网网址性好等优点；光纤通信先将声音信号转换为光信号，利用光纤把光信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号；光纤具有极大的通信容量。 【典型例题】 例题：光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的。如图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角由内芯射向外层，要在界面发生全反射，必须满足的条件是 （ ） A．n1＞n2，小于某一值 B．n1＜n2，大于某一值 C．n1＞n2，大于某一值 D．n1＜n2，小于某一值 解析：要使光信号在内芯与外层的界面上发生全反射，必须让内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，同时入射角须大于某一值，故应小于某一值。 答案：A 【达标训练】 1、．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体内的胃、肠、气管等器官的内部。内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察。光在光导纤维中传输利用了光的 ( ) A．直线传播 B．干涉 C．衍射 D．全反射 2．光导纤维的内部结构由内芯和外套组成，它们的材料不同，光在内芯中传播，则( ) A．内芯的折射率比外套大，光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小，光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小，光在内芯与外套的界面上发生折射 D．内芯和外套的折射率相同，外套的材料韧性较强，起保护作用 3．有两种介质，甲介质对空气的临界角为60°，乙介质对空气的临界角为45°，则它们相比较，______介质是光疏介质，光从______介质射向______介质时有可能发生全反射。 4．玻璃的临界角为42°，如果玻璃中有一束光线射向空气，入射角略小于42°，则在空气中折射角一定略小于 （ ） A．27° B．42° C．48° D．90° 5．一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃表面，下列说法正确的是 （ ） A．入射角大于45°时，会发生全反射现象 B．无论入射角多大，折射角都不超过45° C．欲使折射角等于30°，应以45°入射角入射 D．当入射角等于arctan时，反射光线和折射光线垂直 答案： 1、D 2、A 3、甲 乙 甲 4、D 5、解析：光由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，故A错；光由空气射向玻璃时，45°的折射角对应的入射角为90°，故B对；由n=可知θ2=30°时对应的入射角θ1=45°，故C对；由入射角θ1=arctan可知tanθ1=，即=，再由折射率n==可得sinθ2=cosθ1，即θ1＋θ2=90°，故D对. 【反思】 收 获 疑 问