《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

23. (8 分)(2024·北京丰台区期末)阅读《全反射与光导纤维》,回答问题.
全反射与光导纤维
1870 年,英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：如图 1 所示,让一股水流从玻璃杯侧壁的细口自由流出,以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中. 丁达尔发现,细光束不是穿出这股水流射向空气,而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播,这是光的全反射造成的结果.
当光从光密介质(如水、玻璃等)斜射入光疏介质(如空气等)时,同时发生折射和反射,折射角大于入射角. 如果入射角逐渐增大,折射光离法线会越来越远,而且越来越弱,反射光却越来越强. 当入射角增大到某一角度时,折射角会先增大到 90°,此时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫光的全反射,如图 2 所示,这时的入射角叫作临界角.
华裔物理学家高锟正是依据这一原理,提出用光导纤维(简称光纤)传递信息的设想,并因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖. 光纤由内芯和外套两部分组成,如图 3 所示. 当光从内芯射向外套时,会在内芯与外套的界面上发生全反射,于是光会在内芯中沿着锯齿形路线传播,使光从光纤的一端传向另一端.
光纤在现代技术中有着广泛的应用. 如果把光纤集成束,使纤维在两端排列的相对位置一样,图像就可以从一端传到另一端,如图 4 所示. 医学上用这种光纤制成内窥镜,用来检查人体胃、肠等脏器内部. 此外,光也可以像无线电波那样,作为载体来传递信息. 载有声音、图像数字信号的激光从光纤一端输入,就可以传到千里之外的另一端,实现光纤通信.
目前,我国已进入全面应用光纤通信的时代,已建成的光缆线路与通信卫星、微波接力站、普通电缆相结合,构成了现代国家的“神经系统”.




(1)光从空气斜射入玻璃时,不能(填“能”或“不能”)发生全反射现象.
(2)光纤传递信息是利用了光的全反射现象.
(3)光纤的内芯和外套相比,内芯属于光密(填“光疏”或“光密”)介质.
(4)请你举例说出光纤在生活中的一个应用.
医疗上使用的光纤内窥镜(合理即可)

答案：
(1)不能
(2)全反射
(3)光密
(4)医疗上使用的光纤内窥镜(合理即可) [解析]
(1)发生全反射的条件:①光从光密介质射向光疏介质;②入射角大于或等于临界角.光从空气斜射入玻璃时,光从光疏介质射向光密介质,因此不能发生全反射现象,此时的折射角小于入射角.
(2)光纤传递信息是利用了光的全反射现象.
(3)光纤由内芯和外套两层组成,内芯是光密介质,外套是光疏介质.
(4)光纤在生活中的应用很多,比如医疗上使用的光纤内窥镜等.