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．
（i）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩�在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；
（ii）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠宓淖铋L時間．
分析：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．
解答：解：（1）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=
sini
sina

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=
1
n
，得cosβ=
1-
1
n2

聯(lián)立得sini=
n2-1

要保證從端面射入的光線能發(fā)生全反射，應(yīng)有sini≤
n2-1

（2）光在玻璃絲中傳播速度的大小為v=
c
n

光速在玻璃絲軸線方向的分量為vz=vsina
光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時間為T=
L
vz

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=
Ln2
c

答：（i） 光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足sini≤
n2-1

（ii）線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠宓淖铋L時間Tmax=
Ln2
c
點評：本題是2013年湖北高考題，考查了折射定律和全反射的條件，難度稍大．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：2013年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測試物理（新課標(biāo)Ⅰ卷帶解析） 題型：問答題

（1）（6分）如圖，a.、b、c.、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)點，相鄰兩點的間距依次為2m、4m和6m一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播，在t=0時刻到達質(zhì)點a處，質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動，t=3s時a第一次到達最高點。下列說法正確的是     。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）

A．在t=6s時刻波恰好傳到質(zhì)點d處
B．在t=5s時刻質(zhì)點c恰好到達最高點
C．質(zhì)點b開始振動后，其振動周期為4s
D．在4s<t<6s的時間間隔內(nèi)質(zhì)點c向上運動
E.當(dāng)質(zhì)點d向下運動時，質(zhì)點b一定向上運動
（2）（9分）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.

（i）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩�在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；
（ii）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。

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科目：高中物理 來源：2013年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測試物理（新課標(biāo)Ⅰ卷解析版） 題型：簡答題

（1）（6分）如圖，a.、b、c.、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)點，相鄰兩點的間距依次為2m、4m和6m一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播，在t=0時刻到達質(zhì)點a處，質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動，t=3s時a第一次到達最高點。下列說法正確的是     。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）

A．在t=6s時刻波恰好傳到質(zhì)點d處

B．在t=5s時刻質(zhì)點c恰好到達最高點

C．質(zhì)點b開始振動后，其振動周期為4s

D．在4s<t<6s的時間間隔內(nèi)質(zhì)點c向上運動

E.當(dāng)質(zhì)點d向下運動時，質(zhì)點b一定向上運動

（2）（9分）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.

（i）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩�在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；

（ii）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

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.

 (i)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩�在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；

(ii)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：

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.

（1）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩�在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；

（2）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠玫淖铋L時間。

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