第2节 全反射 光导纤维 知识点题库

阅读下面短文，并简要写出自己的感想…

瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予科学家高锟（Charles K．Kao/“光纤之父”）以及科学家威拉德•博伊尔和乔治﹣史密斯．至此，共有杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文等近十位华人获诺贝尔奖．

1966年，高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性．他仔细地计算出如何通过光学玻璃纤维实现远距离光传输．

现今，由光纤构成的系统“滋养”着我们的信息社会．如果我们拆开缠绕全球的玻璃纤维，将得到一条长十亿千米的“细线”，这足以绕地球25000多圈，而且它还在迅速地增长．这些低损耗的玻璃纤维推动了全球的宽带通信．

如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该单色光的折射率为 ，玻璃对该单色光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度为2d．求：

如图所示，一直角三棱镜放置在真空中，其截面三角形的斜边BC的长度为d，一束单色光从AB侧面的中点垂直AB入射．若三棱镜的折射率为 ，∠C=30°，单色光在真空中的传播速度为c，求：

①该单色光第一次从棱镜射入真空时的折射角；

②该单色光从进入棱镜到第一次从棱镜射出所经历的时间．

已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别是1.33、1.55、1.60和1.63．如果光按下面几种情况传播，可能发生全反射的是（   ）

如图一块半圆形玻璃砖放在空中，一束白光从空中沿圆心射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏上形成光带，若减小а，最先消失的是光．

下列说法正确的是（   ）

如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在A点与玻璃球相切．自B点发出的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，照射在接收屏上的Q点．另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM=30°，求：

（ⅰ）玻璃的折射率；

（ⅱ）光由B传到M点与再由M传到Q点所需时间比；

（ⅲ）N点到直径AB的距离．

如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则(  )

两种单色光分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆形玻璃砖，O是圆心，MN是法线，PQ是足够长的光屏。甲光以入射角i由玻璃砖内部射向O点，折射角为r。下列说法正确的是（   ）

 

下列说法中正确的是（   ）

如图为一玻璃砖的截面图，ABCD为长方形，BCE为 圆.AB=2R，BC=R，一束单色光从AD界面上的F点（未画出）入射，在CD界面上的G点（未画出）发生一次全反射后，从BE界面上的H点射出，折射角α=60°，折射光平行于DE且与反射光垂直，真空中的光速为c。

（i）画出光路图并求出折射率n；

（ii）光从射入玻璃砖到第一次射出的时间t。

如图所示，过中心线的截面为矩形的圆柱形棒是用折射率n＝ 的透明材料制成的。一束光从左侧端点中心射入圆柱形棒，在棒体内发生多次全反射最终由棒的右侧端面中心射出。若要使折射光在上下侧边恰好发生全反射，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求这束光在左侧端面的入射角的正弦值应为多少？

自行车的后面一般都会安装本身并不发光的尾灯，如图甲所示。尾灯是由实心透明材料做成的结构体，截面由长方形和多个等腰直角三角形组成。夜间，当后面汽车的灯光垂直尾灯照射时，光线在尾灯内经两次全反射后会沿着相反的方向返回，如图乙所示，使后车司机容易发现。已知图乙中尾灯最薄处的厚度和右侧等腰直角三角形的直角边长均为d，光在空气中的速度看作c。

如图甲所示是某种透明材料制成的光学元件，该元件是一个中间圆 柱形中空的立方体，其某一横截面如图乙所示，其中OA=2R，中空圆形半径为R， 一束单色光（ 纸面内）从外正方柱面上的A点由空气中射入，入射角度为 ， 光束经折射后恰好与内球面相切于B点。已知此材料对该单色光的折射率为 ， 真空中的光速为c。求∶

如图所示，某小区喷水池底部水平，在底部处装有红色和紫色的灯（视为点光源），可在水面形成红色和紫色的光斑。水面较宽且平静，灯距水面的深度为。已知水对红光和紫光的折射率分别为和 ， 且。下列说法正确的是（   ）

如图所示，一个折射率n＝的半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，求入射光束在AB上的最大宽度。

柱状光学器件横截面如图所示， 右侧是以O为圆心、半经为R的 圆，左则是直角梯形， 长为R， 与 夹角 ， 中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直 面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在 面全反射后，从 面出射的光是（不考虑三次反射以后的光）（    ）

已知半圆形玻璃砖的折射率为 ， 圆心为O，光射到玻璃砖与空气的界面上，能发生全反射的是（   ）

《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（     ）

如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC。其中∠C=30°，AB边长为L。一束单色光从AB边的中点D垂直射入玻璃砖，恰好在AC面发生全反射，最后从BC边上的F点（图中未标出）射出玻璃砖。已知光在真空中的传播速度为c。

（i）作出光路图并求出玻璃砖的折射率n；

（ii）求单色光在玻璃砖中传播的时间t。