Question

【題目】2016年9月25日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)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(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)主導(dǎo)建設(shè)，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。某興趣小組同學(xué)看到報(bào)道后想探究“球面射電望遠(yuǎn)鏡的工作原理”，他們查找資料后發(fā)現(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達(dá)公共焦點(diǎn)，用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實(shí)現(xiàn)同相聚焦。因此，射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面。于是他們聯(lián)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(jīng)拋物面反射后，反射的電磁波是否會(huì)聚于一點(diǎn)。

為了探究猜想一，興趣小組的同學(xué)選用了平面鏡、直尺、鉛筆、量角器和激光光源進(jìn)行了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了讓不同方位的同學(xué)都能看到光的傳播路徑，應(yīng)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(duì)凹面鏡弧面頂點(diǎn)，并保持光線EO不動(dòng)，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?cè)谶@一實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)換法 D.放大法

為了探究猜想二，他們找到如圖乙的小型衛(wèi)星電視接收器，準(zhǔn)備按丙圖完成實(shí)驗(yàn)。

（3）他們將平行光源正對(duì)拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)紙板上出現(xiàn)又小又亮的光斑，說明拋物面對(duì)電磁波也有________作用(選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”)。

（4）遙遠(yuǎn)的恒星光線照射到這個(gè)巨大的反射面上，能在一定位置形成一個(gè)比較亮的像。根據(jù)相關(guān)知識(shí)，你認(rèn)為通過凹面鏡在本題中所成的像是________。

Answer 1

【答案】D正確A會(huì)聚縮小倒立實(shí)像

【解析】

(1)根據(jù)題意知道，要求讓不同方位的同學(xué)都能看到光的傳播路徑，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該選D (硬紙板)豎著放在甲圖中的平面鏡上，這樣可以發(fā)生漫反射；

(2)由題意知道，用凹面鏡代替平面鏡，讓ON正對(duì)凹面鏡弧面頂點(diǎn)，并保持光線EO不動(dòng)，這種方法是控制變量法，若出射光線與OF重合，則說明拋物面上的反射也遵從光的反射定律，即猜想一正確；

(3)由于拋物面對(duì)平行光有會(huì)聚作用，所以，將平行光源正對(duì)拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動(dòng)直到紙板上出現(xiàn)最小最亮的光斑，這一光斑就是凹面鏡的焦點(diǎn)，這說明拋物面對(duì)電磁波也有會(huì)聚作用；

(4) 實(shí)像是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，虛像是實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚形成的。由“巨大的反射面把遙遠(yuǎn)星體發(fā)來的微弱的光聚集起來，形成一個(gè)比較亮的像”知道，這個(gè)像是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，即凹面鏡在本題中成縮小倒立實(shí)像。