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，由光學知識可知，平行光由平凸透鏡左側垂直入射，在透鏡中傳播方向不變，只有經透鏡另一側面時才發生偏折，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，只保留透鏡發生折射的曲面，因此，在節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，它由數個同心圓紋路的玻璃組成。

菲涅爾透鏡是聚光太陽能系統中重要的光學部件之一，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）根據短文可知，將平凸透鏡改進為菲涅爾透鏡仍能聚光，是因為________________

（2）下面關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，太陽能板受光面應涂上____。

A．黑色 B．紅色 C．藍色 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（或者保留了透鏡發生折射的曲面） C 4 A

【解析】

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

(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，只保留透鏡發生折射的曲面，在節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，只保留透鏡發生折射的曲面，所以節省透鏡材料，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，太陽能板受光面應涂上黑色，可以吸收各種顏色。