Question

【題目】華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎，他被譽為“光纖通訊之父”，光纖通訊中信號傳播的主要載化開是光導(dǎo)纖維，圖示為一光導(dǎo)纖維（可簡化為一長玻璃絲）的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c，則下列說法正確的是（ ）

A.為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣�，光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足sini≥

B.光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠�需的時間與AB端面的入射角有關(guān)，入射角越大，傳播時間越長

C.光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠�需的最長時間為

D.只要光導(dǎo)纖維的折射率滿足一定的要求，則無論AB端面的入射角怎樣變化，光線都可在光纖與空氣的界面上發(fā)生全反射

Answer 1

【答案】BCD

【解析】

試題根據(jù)折射定律求入射角的條件，利用全反射的條件和運動學(xué)知識求光線傳播所用的最長時間．

解：A、設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為i，折射角為α，折射光線射向側(cè)面時的入射角為β，要保證不會有光線從側(cè)壁射出來，其含義是能在側(cè)壁發(fā)生全反射．

由折射定律：n=

由幾何關(guān)系：α+β=90°，sinα=cosβ

恰好發(fā)生全反射臨界角的公式：sinβ=，得cosβ=

聯(lián)立得sini=，故A錯誤；

要保證從端面射入的光線能發(fā)生全反射，應(yīng)有sini≤

BC、光在玻璃絲中傳播速度的大小為v=

光速在玻璃絲軸線方向的分量為vz=vsinβ

光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時間為T=

光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時，光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時間最長，

聯(lián)立得Tmax=，故BC正確；

D、根據(jù)全反射條件，當(dāng)光導(dǎo)纖維的折射率滿足一定的要求，則無論AB端面的入射角怎樣變化，光線都可在光纖與空氣的界面上發(fā)生全反射，故D正確；

故選BCD．