Question

2010年廣州亞運會，光纖通信網覆蓋了所有奧運場館，為各項比賽提供安全可靠的通信服務，光纖通信利用光的全反射將大量信息高速傳輸．如圖所示，一條圓柱形的光導纖維，長為L，它的玻璃芯折射率為n₁，外層材料的折射率為n₂，光從一端射入經全反射后從另一端射出所需的最長時間為t，請探究分析以下問題：
（1）n₁和n₂的大小關系．
（2）最長時間t的大小．（圖中標的C為全反射的臨界角，其中sinC=

n2

n1

）

Answer 1

分析：光導纖維內芯和外套材料不同，所以具有不同的折射率．要想使光的損失最小，光在光導纖維里傳播時一定要發生全反射

解答：解：（1）如圖所示，欲使光在n₁和n₂的界面上發生全反射，需有n₁＞n₂．
（2）光在介質n₁中的傳播最長路程為x=

L

sinc

傳播速度為v=

C

n1

故最長時間t=

x

v

=

Ln1

Csinc

=

Ln 2 1

n2C

點評：光的全反射必須從光密介質進入光疏介質，同時入射角大于臨界角．