Question

2010年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯折射率为n₁，外层材料的折射率为n₂，光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，请探究分析以下问题：
（1）n₁和n₂的大小关系．
（2）最长时间t的大小．（图中标的C为全反射的临界角，其中sinC=

n2

n1

）

Answer 1

分析：光导纤维内芯和外套材料不同，所以具有不同的折射率．要想使光的损失最小，光在光导纤维里传播时一定要发生全反射

解答：解：（1）如图所示，欲使光在n₁和n₂的界面上发生全反射，需有n₁＞n₂．
（2）光在介质n₁中的传播最长路程为x=

L

sinc

传播速度为v=

C

n1

故最长时间t=

x

v

=

Ln1

Csinc

=

Ln 2 1

n2C

点评：光的全反射必须从光密介质进入光疏介质，同时入射角大于临界角．