Question

【題目】2016年9月25日，500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)在貴州省平塘縣落成，并開始接收來自字宙深入的電磁波。這是由中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。某興趣小組同學看到報道后想探究“球面射電望遠鏡的工作原理”，他們查找資料后發現射電望遠鏡的基本原理和光學反射望遠鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達公共焦點，用旋轉拋物面作鏡面易于實現同相聚焦。因此，射電望遠鏡天線大多是拋物面。于是他們聯想到拋物面可能跟凹面鏡工作原理相同，并作出以下猜想：

猜想一：拋物面上的反射是否遵從光的反射定律。

猜想二：平行于主光軸的電磁波經拋物面反射后，反射的電磁波是否會聚于一點。

為了探究猜想一，興趣小組的同學選用了平面鏡、直尺、鉛筆、量角器和激光光源進行了如圖甲所示的實驗：

(1)實驗時為了讓不同方位的同學都能看到光的傳播路徑，應該選__________ (填字母)豎著放在甲圖中的平面鏡上。

A.平面鏡 B.凹面鏡 C.透明玻璃板 D.硬紙板

(2)他們用鉛筆描出光路，然后用凹面鏡代替平面鏡，讓ON正對凹面鏡弧面頂點，并保持光線EO不動，如果出射光線與OF重合，就說明猜想一是__________的(填“正確”“不正確”)。他們在這一實驗中用到了與__________相似的研究方法(選填字母)。

A.控制變量法 B.歸納法 C.轉換法 D.放大法

為了探究猜想二，他們找到如圖乙的小型衛星電視接收器，準備按丙圖完成實驗。

(3)他們將平行光源正對拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動，發現紙板上出現又小又亮的光斑，說明拋物面對電磁波也有__________作用(選填“會聚”或“發散”)。

(4)遙遠的恒星光線照射到這個巨大的反射面上，能在一定位置形成一個比較亮的像。根據相關知識，你認為通過凹面鏡在本題中所成的像是____________________。

Answer 1

【答案】D正確A會聚縮小倒立實像

【解析】

(1)實驗時讓光貼著紙板入射，紙板前不同方位的同學都能看到光的傳播路徑，這是因為光在光屏上發生了漫反射。(2)用凹面鏡代替平面鏡，讓ON正對凹面鏡弧面頂點，并保持光線EO不動，利用的是控制變量法，如果出射光線與OF重合，就說明拋物面上的反射也遵從光的反射定律。(3)拋物面對平行光有會聚作用，將平行光源正對拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動直到紙板上出現最小最亮的光斑，這一光斑其實就是凹面鏡的焦點，說明拋物面對電磁波也有會聚作用；(4) 實像是實際光線會聚而成的，虛像是實際光線的反向延長線會聚形成的。根據“巨大的反射面把遙遠星體發來的微弱的光聚集起來，形成一個比較亮的像”可知，這個像是實際光線會聚而成的，由此可判斷凹面鏡在本題中成縮小倒立實像。