Question

【題目】2016年9月25日， 米口徑球面射電望遠鏡（）在貴州省平塘縣落成，并開始接收來自宇宙深入的電磁波．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．經典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．

猜想三：拋物面對電磁波起會聚作用，是否焦距越小，會聚本領越大．

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，這是因為光在所選物品上發生了__________反射．

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，讓正對凹面鏡弧面頂點，并保持光線不動，如果出射光線與重合，就說明猜想一是__________（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．等效替代法 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直到紙板上出現__________的光斑，這一光斑其實就是凹面鏡的焦點，所以拋物面對電磁波也有________作用（“會聚”“發散”）．

（4）通過（3）的探究他們明白，在射電望遠鏡中，如果接收電磁信號，真正的信號接收天線就放在拋物面的__________處．

（5）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．把照相底板放在成像的位置上，就可以把那些暗淡的恒星的像照下來．人們利用這種天文望遠鏡已經看到距地球一百億光年遠的恒星（一光年就是光一年起過的距離）．根據這段話判斷凹面鏡在本題中成__________像（“實”“虛”）．

Answer 1

【答案】 D 漫反射 正確 A 最小最亮 會聚 焦點 實

【解析】（1）為了讓不同方位的同學都能看到光的傳播路徑，應該在接觸面上發生漫反射，所以應該選硬紙板豎著放在甲圖中的平面鏡上.

（2）如果出射光線與重合，則拋物面上的反射遵從光的反射定律，就說明猜想一是正確．

實驗中控制了光線不動，所以用到了控制變量法.

（3）為了驗證平行于主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，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，所以拋物面對電磁波也有會聚作用．

（4）通過（3）的探究他們明白，在射電望遠鏡中，如果接收電磁信號，真正的信號接收天線就放在拋物面的交點處．

（5）照相底板的作用相當于光屏，光屏上成的是實像.