4.4 光导纤维及其应用 课件-2022-2023学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

4.4 光导纤维及其应用 1、光导纤维的工作原理 把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝 ，再包上折射率比它小的材料，就制成了光导纤维，简称光纤。 模拟光纤实验 如图 4-32 所示，在暗室里放置一个容器，并在其侧面靠下的位置开一个小孔。在容器中装入水，水从容器的小孔自由流出。使一束细光束沿水平方向从小孔对面一侧射入水中，你会发现什么现象？ 光纤一般由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成。光在光纤内传播时，由光密介质入射到光疏介质，若入射角 i ≥ C，光会在光纤内不断发生全反射。光束在光纤中从一端传到另一端，不会在中途漏射出来。实际上，光纤材料的折射率是多层渐变的，通常把若干根光纤集成一束，制成光缆。 2、光纤通信 光纤网是社会的重要基石，“光纤到户”是信息社会的重要标志。 利用光缆构成的电视网，能同时传送上千套电视节目的信号。许多光纤通信设备已在舰艇、飞机上安装使用；将光缆引入家庭，可将电视、电话、计算机和传真机结合在一起，发挥更大的作用。光缆大大增加了声音、图像和数据量的传输，其通信容量远大于电缆。 光纤的其他应用 光纤在形状弯曲的情况下也能传递图像，这使一些光学系统结构简化。光纤作为一种性能优良的光学元件，不但在光纤通信和图像信息处理领域发挥着重要的作用，而且在光学仪器和电子器件制造方面得到了广泛的应用。 图 4-37 是医用光纤内窥镜，它包括成像、传像和观察记录几个部分。一种高强度的光通过光纤束的传光束送到内窥镜探头，并通过导光孔照亮被观测物体。被观测物体的像由观察窗入射，经物镜成像，由光纤束送到目镜和照相机。光纤在医学上的成功应用，使激光能随各种体腔镜进入人体体腔内部，施行直视手术。随着科学技术的不断发展，光纤的应用将越来越广泛，它必将对人们的生产生活方式产生深远影响。 例1.关于光导纤维的说法，正确的是(　　) A.光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小 C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D.在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的 　C 4. 如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内 圆半径为 r，外圆半径为 R，R = 2 r。现有一束单色光垂直于 水平端面 A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端 面 B 射出。设透明柱体材料的折射率为 n，光在透明柱体内传 播的时间为 t，真空中的光速为 c，则（ ） 守住心中的一点光，不灭； 坚信心中的期盼，不错； 执著最后的努力，不败。 Lavf58.20.100 $