Question

16．光纖通信之所以能進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，主要是利用了光的全反射原理．
①光纖通信與金屬導(dǎo)線傳輸相比，主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾能力強(qiáng)．
②如圖所示，AB為一光導(dǎo)纖維的橫截面，其折射率為n，某一束光從AB面入射后，入射角滿足一定條件，就能使入射光在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上不斷發(fā)生全反射而傳到另一端．求入射角θ應(yīng)滿足的條件．

Answer 1

分析 ①光纖通信是利用光的全反射原理，具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)．
②根據(jù)光線恰好發(fā)生光的全反射現(xiàn)象，入射角等于臨界角，再結(jié)合折射定律從而確定入射角的正弦值．

解答 解：①光纖通信與金屬導(dǎo)線傳輸相比，主要優(yōu)點(diǎn)是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等．
②設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為θ，折射角為α，折射光線在M點(diǎn)的入射角為β，要保證光線在側(cè)壁能發(fā)生全反射．則 β≥C，C是臨界角．
則sinβ≥sinC=$\frac{1}{n}$
由折射定律：n=$\frac{sinθ}{sinα}$，sinθ=nsinα
由幾何關(guān)系：α+β=90°，sinα=cosβ=$\sqrt{1-si{n}^{2}β}$
聯(lián)立得sinθ=n$\sqrt{1-si{n}^{2}β}$≤n$\sqrt{1-\frac{1}{{n}^{2}}}$
可得θ≤arcsin$\sqrt{{n}^{2}-1}$
故答案為：
①容量大、衰減小、抗干擾能力強(qiáng)．
②入射角θ應(yīng)滿足的條件為θ≤arcsin$\sqrt{{n}^{2}-1}$．

點(diǎn)評(píng) 此題考查折射定律和全反射的條件，并對(duì)于幾何光學(xué)問(wèn)題作出光路圖，正確的確定入射角和折射角，并靈活運(yùn)用折射定律是解題的關(guān)鍵．