Question

【题目】光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成。在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输。引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n1，外套折射率为n2。在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt’, Δt’>Δt

A. 为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n1<n2

B. 内芯材料的折射率n1越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出

C. 为了尽可能减小Δt’和Δt的差值，应该选用波长更短的光

D. 为了尽可能减小Δt’和Δt的差值，应该减小光纤的直径

Answer 1

【答案】B

【解析】

发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故，A错误；根据,可知内芯材料的折射率越大，全反射的临界角C越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，B正确；设光纤的长度为L，则光通过光纤轴线传输用时最短，光在光纤中的速度，则最短时间有； 设光从左端面的A点以入射，折射角为，在B点全反射时的入射角和反射角为，如图所示：

如果就是光在光导纤维全反射的临界角C，则光在介质中的传播时间为最长，，所以光通过光导纤维所用的最长时间为：，故，所以选用波长更短的光时，频率越大，折射率越大，越大，而的表达式与光纤的直径无关，CD错误。