某有線制導導*發*時,在導*發*基地,大地與導*間連一根細如蛛絲的特製光纖(像放風箏一樣),它雙向傳輸信號,能...
問題詳情:
某有線制導導*發*時,在導*發*基地,大地與導*間連一根細如蛛絲的特製光纖(像放風箏一樣),它雙向傳輸信號,能達到有線制導作用。光纖由纖芯和包層組成,其剖面如圖所示,其中纖芯材料的折*率n1=2,包層折*率n2=,光纖長度為3×103m。(已知當光從折*率為n1的介質*入折*為n2的介質時,入*角θ折*角θ2間滿足關係:n1sinθ1=n2sinθ2)
(1)試通過計算説明從光纖一端入*的光信號是否會通過包層“泄漏”出去;
(2)若導*飛行過程中,將有關參數轉變為光信號,利用光纖發回發*基地經瞬間處理後轉化為指令光信號返回導*,求信號往返需要的最長時間。
【回答】
(1)如圖所示,由題意在纖芯和包層分界面上全反*臨界角C滿足
n1sinC=n2sin90°。
得C=60°。
當在端面上的入*角最大(im=90°)時,折*角r也最大,在纖芯與包層分界面上的入*角i′最小,在端面上im=90°時,由n1=,得rm=30°
這時imin′=90°-30°=60°=C,所以,在所有情況中從端面入*到光纖中的信號都不會從包層中“泄漏”出去。
(2)當在端面上入*角最大時所用時間最長,這時光在纖芯中總路程為s=,光纖中光速v=,時間t===8×10-5 s。
*:(1)見解析 (2)8×10-5 s
知識點:專題十一 光學
題型:計算題
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