题目内容
光纤是现代通讯普遍使用的信息传递媒介，它利用全反射原理来传递光信号．现有一根圆柱形光纤，已知制作光纤材料的折射率为n．假设光信号从光纤一端的中心进入．如图所示，为保证沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端，n不能小于某一值．
（1）求n的最小值；
（2）沿不同方向进入光纤的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间与最短时间的比值．
（1）求n的最小值；
（2）沿不同方向进入光纤的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间与最短时间的比值．
（1）设光的入射角为i，折射角为r，根据折射定律得：
=n…（1）
当i趋于90°时，r最大，此时光在侧面的入射角最小，只要能保证此时光在侧面恰好发生全反射，
即能保证所有入射光都能发生全反射．即：sin（90°-r）=
…（2）
联立以上两式，并注意到i=90°，可解得：n=
…（3）
（2）设光从一端垂直入射，不经反射直接到达另一端所用时间为t1，此时所用时间应最短．
设光在光纤中传播速度为v，则：t1=
…（4）
而光经过多次全反射后到达另一端所用时间就会变长，从图中可以看出i越大，发生反射的次数就越多，到达另一端所用时间就越长，当i=90°时，所用时间最长，设为t2，t2=
…（5）
联立（1）（4）（5）得：
=
答：（1）n的最小值为
；
（2）最长与最短时间的比
．
| sini |
| sinr |
当i趋于90°时，r最大，此时光在侧面的入射角最小，只要能保证此时光在侧面恰好发生全反射，
即能保证所有入射光都能发生全反射．即：sin（90°-r）=
| 1 |
| n |
联立以上两式，并注意到i=90°，可解得：n=
| 2 |
（2）设光从一端垂直入射，不经反射直接到达另一端所用时间为t1，此时所用时间应最短．
设光在光纤中传播速度为v，则：t1=
| L |
| v |
而光经过多次全反射后到达另一端所用时间就会变长，从图中可以看出i越大，发生反射的次数就越多，到达另一端所用时间就越长，当i=90°时，所用时间最长，设为t2，t2=
| L |
| vcosr |
联立（1）（4）（5）得：
| t2 |
| t1 |
| n | ||
|
答：（1）n的最小值为
| 2 |
（2）最长与最短时间的比
| n | ||
|
练习册系列答案
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，OM为
AOB的角平分线，一束平行于OM的单色光在空气中由OA边射人玻璃砖，经OA面折射后的光线恰平行于OB。则下列说法中正确的是
，棱镜材料的折射率为
，把此三棱镜放在真空中，一束平行单色光斜射向AC面上的AD部分，经棱镜后垂直于BC面射出． 
的半圆柱形玻璃砖的半径垂直
面入射，有光线 从
角时，恰好没有光线从
，则
） （ ）
，现使一束该单色光沿如图所示方向射到三棱镜的AB面上，最后从棱镜射出．假设光在行进过程中有折射光线存在时不考虑反射问题，则
