Question

【題目】閱讀短文，回答問題

菲涅爾透鏡

甲圖中圖1是平凸透鏡的截面圖，由光學(xué)知識可知，平行光由平凸透鏡左側(cè)垂直入射，在透鏡中傳播方向不變，只有經(jīng)透鏡另一側(cè)面時才發(fā)生偏折，并會聚于焦點。若在圖2中將平凸透鏡中陰影部分去掉，保留圖中曲面的白色部分并將其向左平移到透鏡左側(cè)平面處，即為圖3，這樣的透鏡叫做菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡與平凸透鏡一樣，仍能將平行于主光軸的光線會聚于焦點。

與平凸透鏡相比，光在菲涅爾透鏡中傳播時減少了在透鏡中直線傳播的部分，只保留透鏡發(fā)生折射的曲面，因此，在節(jié)省透鏡材料的同時也減少了光在透鏡中傳播的光能損失。

菲涅爾透鏡有著廣泛的應(yīng)用，如圖乙所示為手機閃光燈上用到的菲涅爾透鏡，從上方俯視，它由數(shù)個同心圓紋路的玻璃組成。

菲涅爾透鏡是聚光太陽能系統(tǒng)中重要的光學(xué)部件之一，它能提高太陽能板上單位面積獲得的光能，如圖丙所示從上方垂直菲涅爾透鏡的光束，在一半焦距處面積只有原來的四分之一。

（1）根據(jù)短文可知，將平凸透鏡改進(jìn)為菲涅爾透鏡仍能聚光，是因為________________

（2）下面關(guān)于菲涅爾透鏡的說法，不正確的是_______.

A．使用菲涅爾透鏡的手機，閃光燈部分可以做得更薄

B．與相同直徑的平凸透鏡相比，光能損失減少

C．菲混爾透鏡是由一圈圈凸透鏡和凹透鏡組成

D．與相同直徑的平凸透鏡相比，所用材料減少

（3）如圖丁所示，F、OOˊ分別是菲涅爾透鏡的焦點和主光軸，請畫出入射光線經(jīng)過菲涅爾透鏡的光路______.

（4）如圖戊所示，一太陽能板置于菲涅爾透鏡下方的一半焦距處，則與不放置菲涅爾透鏡相比，太陽能板上受光照部分的光能提高為原來的_______倍．（不考慮光傳播過程中的能量描失）

（5）為了更好地接受太陽能，太陽能板受光面應(yīng)涂上____。

A．黑色 B．紅色 C．藍(lán)色 D．白色

Answer 1

【答案】每個凹槽都可以看作一個獨立的小凸透鏡（或者保留了透鏡發(fā)生折射的曲面） C 4 A

【解析】

(1)[1]由圖2知道，光線從左側(cè)垂直入射，在陰影部分方向不變，經(jīng)透鏡另一側(cè)曲面時才會發(fā)生偏折，與平凸透鏡一樣，即平行于主光軸的光線經(jīng)過菲涅爾透鏡另一側(cè)曲面折射時會發(fā)生偏折。

(2)[2]由短文知道，光在菲涅爾透鏡中傳播時減少了在透鏡中直線傳播的部分，只保留透鏡發(fā)生折射的曲面，在節(jié)省透鏡材料的同時也減少了光在透鏡中傳播的光能損失。

A．光在菲涅爾透鏡只保留透鏡發(fā)生折射的曲面，所以，使用菲涅爾透鏡的手機，閃光燈部分可以做得更薄，故A正確；

B．與相同直徑的平凸透鏡相比，減少了在透鏡中直線傳播的部分，所以，光能損失更少，故B正確；

C．由圖2和圖3知道，菲涅爾透鏡，從上方俯視，它由數(shù)個同心圓的玻璃組成，它們是一圈圈凸透鏡，故C錯誤；

D．因為菲涅爾透鏡中減少了在透鏡中直線傳播的部分，只保留透鏡發(fā)生折射的曲面，所以節(jié)省透鏡材料，故D正確。

(3)[3]由短文知道，菲涅爾透鏡與平凸透鏡一樣，仍能將平行于主光軸的光線會聚于焦點，由此作出折射光線如圖所示：

(4)[4]太陽能板置于菲涅爾透鏡正后方的一半焦距處，太陽能板受光照部分直徑CD是螺紋透鏡直徑AB的，所以，由S=πr2 知道，太陽能板上受光照部分面積是螺紋透鏡面積的，不考慮光傳播過程中能量的損失，即兩者上的光能是相等的，即太陽能板上受光照部分的光能提高為原來的4倍。

(5)[5]由于不透明物體的顏色由它反射的色光決定，白色的物體能反射所有的色光，反射什么色光就是什么顏色；單色物體只反射與本身相同的色光，其它色光不反射，所以，為了更好地接受太陽能，太陽能板受光面應(yīng)涂上黑色，可以吸收各種顏色。