1、第3節(jié)光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用,目標(biāo)定位 初步了解光導(dǎo)纖維的工作原理及其在生產(chǎn)，生活中的應(yīng)用。認(rèn)識光線技術(shù)對經(jīng)濟(jì)社會生活的重大影響。,三、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用 1.構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外層透明 介質(zhì)兩層組成。 2.原理：內(nèi)芯的折射率比外層的_，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外層 的界面上發(fā)生_。 3.主要優(yōu)點(diǎn)：容量大、_損耗小、抗干擾能力強(qiáng)、_性 好等。,大,全反射,能量,保密,一、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用 1.光導(dǎo)纖維的工作原理： (1)全反射是光導(dǎo)纖維的基本工作原理。全反射的條件是：光 由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，但入射角大于或等于臨界角。臨界 角C的大小滿足：,(2)光導(dǎo)纖維的構(gòu)造就是為了滿足光的全反

2、射。光纖一般由折 射率較大的玻璃內(nèi)芯和折射率較小的外層透明介質(zhì)組成。光在 光纖內(nèi)傳播時(shí)，由光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)，若入射角iC (臨界角)，光就會在光纖內(nèi)不斷發(fā)生全反射。實(shí)際用的光導(dǎo)纖 維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間， 在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射，如圖所示。,2.光纖通信：光也是一種電磁波，它可以像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息。載有聲音、圖像以及各種數(shù)字信號的激光從光纖一端輸入，就可以傳到千里之外的另一端，實(shí)現(xiàn)光纖通信。,【學(xué)而后思】 微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂,光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成? 提示：光纖的工作原理是全反射,要由兩種介質(zhì)配

3、合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象。,【典例1】如圖所示是兩個(gè)城市間的光纜中的一條光導(dǎo)纖維的 一段，光纜總長為L，它的玻璃芯的折射率為n1，外層材料的 折射率為n2。若光在空氣中的傳播速度近似為c，則對于光由 它的一端射入經(jīng)多次全反射后從另一端射出的過程中，則下列 判斷中正確的是( ) A.n1n2，光通過光纜的時(shí)間等于 D.n1n2，光通過光纜的時(shí)間大于,【解題探究】(1)光在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生全反射的條件是什么？ 提示：光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，即n1n2，入射角大于臨界角。 (2)光在介質(zhì)中通過的路程和速度分別是多少？ 提示：路程為 ,速度為 。,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D。光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，才可能發(fā)生 全

4、反射，故n1n2；光在內(nèi)芯傳播的路程 光在內(nèi)芯的 傳播速度 所以 故D正確。,【總結(jié)提升】對光導(dǎo)纖維的折射率要求 設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n,當(dāng)入射光線的入射角為1時(shí)，進(jìn)入 端面的折射光線傳到側(cè)面時(shí)恰好發(fā)生全反射，如圖所示，則有： 由以上各式可得：,由圖可知：當(dāng)1增大時(shí)，2增大，而從纖維射向空氣中光線 的入射角減小，當(dāng)1=90時(shí)，若=C，則所有進(jìn)入纖維中 的光線都能發(fā)生全反射，即有 以上是光從纖維射向 真空時(shí)得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率 比真空的折射率大，因此折射率要比 大些。,【變式訓(xùn)練】光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前，我國正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)。下列說法正確的是( ) A光纖通信利用光作為載體來傳播信息 B光導(dǎo)纖維傳遞光信號是利用光的折射原理 C光導(dǎo)纖維傳遞光信號是利用光的色散原理 D目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲,【解析】選A、D。光纖通信利用光作為