第13章 光 电磁波 章末提升创新应用(12)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

章末提升创新应用(十二) 授课提示：对应学生用书第357页 新教材粤教版选择性必修一第104页：光纤技术的实际应用。下面介绍光纤通信发展新趋势——全光网络。 在光纤光缆中实现超高速、超大容量和超长距离的传输是光纤通信技术所不懈追求的，而实现全光网络覆盖是光纤通信的最终目标。 所谓全光网络，是指网络传输与网络交换过程全部以光信号完成，只在进出网络时才进行光电转换。在传输过程中无需对电信号进行处理，因此可采用SDH、PDH和ATM等各种传输方式，有效地提高网络利用率。全光网络将是光纤通信技术发展的终极目标和理想阶段，未来的超高速通信网络将由全光网络覆盖。现有的光纤网络仅仅实现了网络节点之间的全光通信，而网络节点部分仍为电器件，电器件自身的性能成了通信系统骨干网总容量提高的一大瓶颈。全光网络中全部环节的电节点都由光节点替换，节点之间的通信也实现了全光化，信息的传输与交换始终以光信号形式完成，在对数据信息进行计算与处理的过程中不再以“比特”为基本单位，取而代之的是“波长”。因此，全光网络将是今后光纤通信技术研究中一个非常重要的课题，也是一个具有颠覆性的课题。目前，全光网络还处在发展初期、理论研究阶段，但已显现出良好的发展势头与明显的技术优势。从技术发展趋势来看，形成一个以光交换技术结合WDM技术为核心的光通信网络层，通过消除电光装换瓶颈从而建立全光网络已成为光纤通信发展的必然趋势，更是未来通信系统传输网络的核心。 试题链接1　如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层用折射率比玻璃小的介质包覆。若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传播方式的叙述，正确的是(　　) A．不论θ为何值，光线都不会发生全反射 B．不论θ为何值，光线都会发生全反射 C．θ够小时，光线才会发生全反射 D．θ够大时，光线才会发生全反射 解析：发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质及入射角i要大于或等于临界角ic，即光线传播到光纤侧面时的入射角i应满足i＝90°－θ≥ic，θ≤90°－ic，故选项C正确。 答案：C 试题链接2　(2023·广东中山高三模拟)如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n。光从它的一个端面射入，从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c) 解析：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小，光导纤维的临界角ic＝arcsin 。光在光导纤维中传播的路程d＝＝nL，光在光导纤维中传播的速度v＝，所需的最长时间tmax＝＝。 答案： 授课提示：对应学生用书第358页 一、激光散斑测速 1．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理，利用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，已知“散斑对”的间距d与待测物体的速度v、二次曝光的时间间隔Δt之间满足关系式d＝KvΔt，其中K为常数。实验中可以测得二次曝光的时间间隔Δt和“散斑对”到屏的距离L及相邻两条亮纹的间距Δx。若所用激光的波长为λ，则利用该实验确定物体速度的表达式是(　　) A．v＝　　　　　　 B．v＝ C．v＝ D．v＝ 解析：依题意可得，双缝间距为d＝KvΔt，双缝干涉条纹间距Δx＝λ，联立解得v＝，故选C。 答案：C 二、道威棱镜 2．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABDC为等腰梯形，如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC＝∠ABD＝45°，CD边长和梯形的高分别为a、a，不考虑光束的多次反射，则细光束(　　) A．在F点一部分反射，一部分出射 B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出 C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射 D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长 解析：由几何关系知，AC面上的折射角为＝22.5°，则n＝＝1.85，C＝arcsin ＝arcsin 0.54>arcsin 0.5＝30°，当光束射向F点时，入射角为67.5°，将发生全反射，故A错误；根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；当AC面上的入射角减小至零时，AB面上的入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。 答案：B 三、人造树脂——眼镜镜片材料 3.(2023·江苏南京模拟)人造树脂是人工合成的一类高分子聚合物，是一种常用的眼镜镜片材料。如图所示为厚度为d的足够大的透明树脂平板截面，点光源置于其左