Question

（2010?鎮(zhèn)江一模）被稱為“光纖之父”的華裔物理學(xué)家高錕，由于在光纖傳輸信息研究方面做出了巨大貢獻(xiàn)，與兩位美國(guó)科學(xué)家共獲2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．光纖由內(nèi)芯和外套兩層組成．某光纖內(nèi)芯的折射率為n₁，外套的折射率為n₂，其剖面如圖所示．在該光纖內(nèi)芯和外套分界面上發(fā)生全反射的臨界角為60°，為保證從該光纖一端入射的光信號(hào)都不會(huì)通過外套“泄漏”出去，求內(nèi)芯的折射率n₁的最小值．

Answer 1

分析：作出正確的光路圖，根據(jù)恰好發(fā)生光的全反射現(xiàn)象，從而確定入射角，再由光的折射定律，即可不解．

解答：解：如圖所示，由題意在內(nèi)芯和外套分界面上要發(fā)生全反射
當(dāng)在端面上的入射角i最大（i_m=90°）時(shí)，折射角r也最大，在內(nèi)芯與外套分界面上的入射角i'最小，如此時(shí)入射角等于臨界角則恰能保證信號(hào)不會(huì)通過外套“泄漏”
這時(shí)i'_min=C=90°-r_m
得r_m=30°
在端面上i_m=90°時(shí)，由n1=

sin90°

sinrm

得n₁=2                                                          
所以，當(dāng)n₁=2時(shí)在所有情況中從端面入射到光纖中的信號(hào)恰能都不會(huì)通過外套“泄漏”出去．
答：內(nèi)芯的折射率n₁的最小值是2．

點(diǎn)評(píng)：考查折射定律與光的全反射現(xiàn)象，掌握光的全反射的條件，并會(huì)正確的作出光路圖．