第4章 第4节 光导纤维及其应用-2026-2027学年高中物理选择性必修第一册课堂重点&课时训练合集（鲁科版）

鲁科版·选择性必修第一册·第4章光的折射和全反射 光导纤维及其应用 课时重点&课堂同步 模块1 本小节知识重点梳理 序号 核心知识点 关键内容 1 光导纤维的结构 光导纤维简称光纤，由内芯和外套两部分组成；内芯折射率大于外套折射率 光导纤维的原理 光在光纤内芯与外套的界面上发生全反射，光被限制在内芯中沿锯齿形路径传 2 播 3 全反射条件 ①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角 4 临界角公式 sinC=1/n(光从介质射入真空/空气时)，c为临界角，n为介质折射率 5 光纤传光特点 光信号在光纤中传播时能量损失小、传输距离远、抗干扰能力强 6 光纤通信 利用光波作为信息载体，通过光纤传输光信号，具有容量大、衰减小的优点 7 光纤传像 将大量光纤按一定方式排列成束，可用来传输图像（如医用内窥镜） 8 全反射的应用 光导纤维、全反射棱镜、水中气泡看起来明亮等均与全反射有关 光纤弯曲传光 光纤弯曲时，只要光在界面上的入射角仍大于或等于临界角，光仍能发生全反 9 射而传播 10 光在光纤中的传播速度 V=cn,其中c为真空中光速，n为内芯折射率 记忆口诀 内芯密、外套疏，全反射、锁光路；临界角、正弦比，通信传像两不误。 模块2 课堂同步提升习题 一、单选题（每题3分，共30分） 1.光导纤维由内芯和外套组成，下列说法正确的是 A内芯折射率小于外套折射率 B.内芯折射率大于外套折射率 C,内芯和外套折射率必须相等 D.内芯折射率可以任意取值 2.光在光导纤维中传播的基本原理是 A光的折射 B.光的衍射C.光的全反射 D.光的干涉 3.发生全反射的必要条件是 A.光从光疏介质射入光密介质 B.光从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角 C,光从光密介质射入光疏介质且入射角小于临界角 D.光从真空射入介质 4.光从折射率为n的介质射入空气，临界角C满足 A.sin C=n B.sin C=1/n C.cos C=1/n D.tan C=1/n 5.关于光纤通信的优点，下列说法不正确的是 A.传输容量大B.抗干扰能力强C.信号衰减大，需频繁中继 D.传输距离远 6.光在折射率为n的光纤内芯中传播的速度为】 A.v=cn B.v=n/cC.v=c/n D.v=c 7.光纤内芯折射率为n1,外套折射率为n2,光在内芯与外套界面发生全反射的条件是 A.n1<n2,入射角大于临界角 B.n1>n2,入射角大于或等于临界角 C.n1>n2,入射角小于临界角 D.n1<n2,入射角小于临界角 8.医用内窥镜利用光纤传输图像，主要利用了光纤的 A.导电性B.传像功能C.导热性D.磁性 9.光导纤维弯曲后仍能传光，是因为 A.光在光纤中沿直线传播 B.光在界面上的入射角仍满足全反射条件 C.光在光纤中发生了折射 D.光在光纤中发生了衍射 10.某光纤内芯折射率为1.5，光从内芯射向外套，若外套折射率为1.2，则临界角的正弦值为 A.0.8 B.1.25 C.0.6 D.1.5 二、多选题（每题4分，共16分，选对但不全得2分，选错得0分） 11.关于光导纤维，下列说法正确的是 A.光纤由内芯和外套组成 B.内芯折射率大于外套折射率 C.光在光纤中传播利用了全反射原理 D.光在光纤中传播时能量损失很大 12.发生全反射的条件包括 A.光从光密介质射入光疏介质B.光从光疏介质射入光密介质C.入射角大于或等于临界角 D.入射角小于临界角 13.光纤通信与电信号通信相比，优点有 A.传输容量大B.抗电磁干扰能力强C.信号衰减较小D.传输距离远 14.下列说法正确的是 A.全反射棱镜利用了全反射原理 B.水中气泡看起来明亮与全反射有关 C.光导纤维只能传输光信号，不能传输图像 D.光纤内芯折射率必须大于外套折射率 三、填空题（每空2分，共16分） 15.光导纤维简称 由 和 两部分组成。 16.光在光纤中传播利用的是光的 现象，发生该现象的条件是光从 介质射入 介质，且 入射角 临界角。 17.光从折射率为n的介质射入真空，临界角公式为sinC=_ 18.光在折射率为n的介质中的传播速度公式为V=_一。 四、判断题（每题2分，共8分，正确打“/”，错误打“x”) 19.光导纤维的内芯折射率小于外套折射率。 20.光在光纤中传播时，光信号可以沿曲线路径传播。 21.光纤通信具有容量大、抗干扰能力强的优点。 22.只要光从光密介质射入光疏介质，就一定能发生全反射。 五、简答题（每题5分，共10分） 23.简述光导纤维传输光信号的基本原理。 24.为什么光导纤维弯曲后仍能传光？请简要说明。 六、计算题（每题10分，共20分） 25.某光导纤维内芯折射率n1=1.6,外套折射率n2=1.5。求： (1)光在内芯与外套界面上发生全反射的临界角C(结果可用反三角函数表示)； (2)光在内芯中的传播速度v(已知真空中光速c=3.0×108m/s)。 26.一段光导纤维内芯折射率n=1.5,光从内芯射向外套，外套折射率为1.0（空气）。求： (1)临界角C; (2)若光在内芯中的入射角为45°，能否发生全反射？请通过计算说明。 模块3 参考答案 一、单选题 1.B 2.c 3.B 4.B 5.c 6.c 7.B 8.B 9.B 10.A 二、多选题 11.ABC 12.AC 13.ABCD 14.ABD 三、填空题 15.光纤；内芯；外套 16.全反射；光密；光疏；大于或等于 17.1/m 18.c/n 四、判断题 19.× 20.V 21.√ 22.X 五、简答题 23.答：光从光密介质（内芯）射向光疏介质（外套）时，若入射角大于或等于临界角，光在内芯与外套的界面上发生全 反射，光被限制在内芯中沿锯齿形路径向前传播，从而实现光信号的传输。 24.答：光纤弯曲时，光在界面上的入射角仍可能大于或等于临界角，满足全反射条件，因此光仍能在内芯与外套界面上 发生全反射，光被限制在内芯中继续传播。 六、计算题 25. (1)光从内芯射向外套，临界角满足： sinC=n2/n1=1.5/1.6=0.9375 C=arcsin 0.9375 (2)光在内芯中的传播速度： V=c/nm=3.0×108/1.6=1.875×108m/s 26. (1)光从内芯射向空气，临界角满足： sinC=n2/n1=1.0/1.5=2/3 c=arcsin(2/3)≈41.8° (2)入射角45°>41.8°，即入射角大于临界角，且光从光密介质（内芯）射入光疏介质（空气），满足全反射条件，因此 能发生全反射。