【題目】圓錐透鏡如圖所示,為錐面,為底面.通過(guò)錐頂垂直于底面的直線為光軸.平行光垂直入射于底面,現(xiàn)在把一垂直于光軸的平面屏從透鏡頂點(diǎn)向右方移動(dòng),不計(jì)光的干涉與衍射.

1)用示意圖畫(huà)出在屏上看到的圖像,當(dāng)屏遠(yuǎn)離錐頂時(shí)圖像怎樣變化?

2)設(shè)圓錐底面半徑為,錐面母線與底面的夾角為,透鏡材料的折射率為,令屏離錐頂的距離為,求出為描述圖像變化需給出的屏的幾個(gè)特殊位置.

【答案】1. 2)在第1問(wèn)解答中:①②③④所述的變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于。⑤⑥所述的圖像變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于。⑦⑧所述的圖像變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于。

【解析】

1)入射光線進(jìn)入透鏡底面時(shí),方向不變,只要在鏡面上發(fā)生折射,如圖所示.


由圖可見(jiàn),過(guò)錐面的折射角滿(mǎn)足折射定律,有.

而光線的偏向角,即折射光線與軸的夾角為.

在下圖中畫(huà)出在圖面上的入射光線經(jīng)透鏡后的折射光束的范圍.所有平行入射光線過(guò)錐面處和處的折射光線分別相互平行,構(gòu)成兩個(gè)平面光束,交角為.把圖繞光軸旋轉(zhuǎn)180°.就得到經(jīng)過(guò)透鏡后的全部出射光線的空間分布.

下面分析在屏上看到的圖像及屏向遠(yuǎn)處移動(dòng)時(shí)圖像的變化.

①當(dāng)屏在處時(shí),照到屏,上的光束不重疊,屏上是一個(gè)明亮程度均勻的圓盤(pán),半徑略小于.

②屏在之間時(shí),照到屏上的光束有部分重疊,在光束重疊處屏上亮度較不重疊處大,特別是在屏與光軸的交點(diǎn),即屏上圖像中央處,會(huì)聚了透鏡底面上一個(gè)極細(xì)的圓環(huán)上的全部入射光的折射光,因此這一點(diǎn)最亮.在這點(diǎn)周?chē)且粋(gè)以這點(diǎn)為中心的弱光圓盤(pán),再外面是更弱的光圓環(huán),如圖(a.

③在屏從遠(yuǎn)移過(guò)程中,屏上圖像中央的亮點(diǎn)越遠(yuǎn)越亮(這是因?yàn)闀?huì)聚在這里的入射光細(xì)圓環(huán)半徑增大,面積增大);外圍光圓盤(pán)越遠(yuǎn)越大,再外的弱光圓環(huán)則外徑減小,寬度減小,直到屏在點(diǎn)時(shí)弱光環(huán)消失.

④屏在點(diǎn)時(shí),在中央亮點(diǎn)之外有一亮度均勻的光圓盤(pán),如圖(b.

⑤屏繼續(xù)遠(yuǎn)移時(shí),圖像又一般地如圖(a)形狀,只是屏越遠(yuǎn)中央亮點(diǎn)越亮,亮點(diǎn)周?chē)鈭A盤(pán)越小,再外弱光環(huán)越寬、越大.

⑥當(dāng)屏移到點(diǎn)時(shí),圖像中亮點(diǎn)達(dá)到最大亮度.外圍是一個(gè)由弱光圓環(huán)擴(kuò)大而成的光圓盤(pán),如圖(c.

⑦屏移過(guò)點(diǎn)后到達(dá)光束縛不重疊的區(qū)域,這時(shí)屏上圖像為中央一個(gè)暗圓盤(pán),外圍一個(gè)弱光圓環(huán),不再有中央亮點(diǎn),如圖(d.

⑧屏繼續(xù)遠(yuǎn)移,圖像形狀仍如圖(d),只是越遠(yuǎn)暗盤(pán)半徑越大,外圍弱光環(huán)也擴(kuò)大,但環(huán)的寬度不變.

2)在較小時(shí),也小,有,,故.略去透鏡厚度,則,處距的距離分別為,.

因此在第(1)問(wèn)解答中:①②③④所述的變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于;⑤⑥所述的圖像變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于;⑦⑧所述的圖像變化過(guò)程對(duì)應(yīng)于.

本題是光的折射及視場(chǎng)問(wèn)題的基本分析題,只是給定的透鏡是圓錐體,對(duì)其形成的光照亮區(qū)的描述應(yīng)考慮到空間屬性,從而提高了一定的難度.但本題對(duì)光的疊加區(qū)域的分析為光的干涉區(qū)域的分析做了鋪墊.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖示意我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)分布圖,讀圖回答下列各題

1與甲地相比,丙地種植玉米的優(yōu)勢(shì)自然條件有

A.熱量充足B.地形平坦C.土壤肥沃D.降水豐富

2提高乙地玉米單產(chǎn)的有效途徑有

A.擴(kuò)大播種面積B.選育優(yōu)良品種

C.加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)D.開(kāi)拓消費(fèi)市場(chǎng)

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】 格陵蘭島是世界最大島嶼,約83. 7%的面積被冰雪覆蓋。下圖示意格陵蘭島冰川上廣泛出現(xiàn)的因深色塵埃而形成的圓形孔洞。

據(jù)此完成下列各題。

1近年來(lái)格陵蘭島南部農(nóng)作物種植面積擴(kuò)大,蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量不斷提升,主要得益于

A.格陵蘭島降水增多

B.全球氣候變暖,熱量條件改善

C.南部地區(qū)土壤肥力提升

D.農(nóng)業(yè)技術(shù)條件不斷提升

2圖中圓形孔洞的出現(xiàn)反映出冰川上的深色塵埃會(huì)

A.增強(qiáng)地面輻射,加速全球變暖B.減弱太陽(yáng)輻射的吸收,減緩全球變暖

C.減弱地面輻射,減緩全球變暖D.增強(qiáng)太陽(yáng)輻射的吸收,加速全球變暖

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】有一放在空氣中的玻璃棒,折射率,中心軸線長(zhǎng),一端是半徑為的凸球面

1)要使玻璃棒的作用相當(dāng)于一架理想的天文望遠(yuǎn)鏡(使主光軸上無(wú)限遠(yuǎn)處物成像于主光軸上無(wú)限遠(yuǎn)處的望遠(yuǎn)系統(tǒng)),取中心軸為主光軸,玻璃棒另一端應(yīng)磨成什么樣的球面?

2)對(duì)于這個(gè)玻璃棒,由無(wú)限遠(yuǎn)物點(diǎn)射來(lái)的平行入射光束與玻璃棒的主光軸成小角度時(shí),從棒射出的平行光束與主光軸成小角度,求(此比值等于此玻璃棒的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視角放大率)

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖為朝鮮半島和敘利亞1月等溫線分布圖(單位:℃)。據(jù)此完成下面小題。

1造成圖示朝鮮半島和敘利亞等溫線彎曲的主要因素分別是 (  )

A. 地形、大氣環(huán)流 B. 洋流、大氣環(huán)流

C. 地形、地形 D. 海陸位置、地形

2朝鮮半島和敘利亞 (  )

A. 兩地均雨熱同期

B. 河流汛期均出現(xiàn)在夏季

C. 自然帶相同

D. 雨水是河流主要補(bǔ)給水源

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖是某城市熱島形成的熱力環(huán)流示意圖,據(jù)圖回答下列各題。

1郊區(qū)綠地的存在對(duì)城市空氣質(zhì)量的改善具有良好的作用,主要是因?yàn)椋?)

A. 郊區(qū)綠地能過(guò)濾城市的污染物質(zhì)

B. 郊區(qū)綠地能調(diào)節(jié)氣候,美化環(huán)境

C. 郊區(qū)綠地能防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源

D. 郊區(qū)綠地能減弱市區(qū)噪音,就近吸收固體廢棄物

2如果該城市的熱力環(huán)流圈的空間半徑為10.15km,根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的要求,該城市建設(shè)工業(yè)衛(wèi)星城的理想距離是離城市( )

A. 5.6 km B. 10.15 km C. 12.5 km D. 101.50 km

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】閱讀材料,回答問(wèn)題。

新疆喀什是古絲綢之路商埠重鎮(zhèn),是今天中國(guó)向西開(kāi)放的重要窗口,是著力打造絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)上的璀璨明珠。2010年初,新一輪對(duì)口援疆工作啟動(dòng),深圳市對(duì)口支援喀什市,和新疆共同建設(shè)喀什經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū).截至2017年,深圳累計(jì)投入財(cái)政援疆資金59.91億元,建設(shè)援疆項(xiàng)目232個(gè)。援建的喀什深圳產(chǎn)業(yè)園吸引了大量紡織企業(yè)進(jìn)駐,服裝遠(yuǎn)銷(xiāo)中亞、歐美市場(chǎng)。目前喀什地區(qū)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)較少。下圖為喀什位置簡(jiǎn)圖。

(1)簡(jiǎn)析喀什深圳產(chǎn)業(yè)園吸引了大量紡織企業(yè)進(jìn)駐的原因。

(2)與深圳相比,指出目前喀什發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不利條件。

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】 T鎮(zhèn)是我國(guó)最大的葫蘆種植、加工基地,葫蘆種植加工歷史已有2000多年。T鎮(zhèn)的葫蘆雕刻工藝于2008年被評(píng)為國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn),葫蘆產(chǎn)品深受?chē)?guó)內(nèi)外廣大消費(fèi)者喜愛(ài)(下圖)。大學(xué)生安迪參加暑期社會(huì)實(shí)踐,對(duì)家鄉(xiāng)T鎮(zhèn)的葫蘆產(chǎn)業(yè)進(jìn)行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)早期葫蘆種植主要集中在T鎮(zhèn),近幾年逐漸向周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)散,葫蘆產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)加工產(chǎn)業(yè)向新型創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。

據(jù)此完成下面小題。

1雕刻葫蘆深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài),主要因其

A.文化內(nèi)涵豐富B.產(chǎn)品用途廣泛

C.價(jià)格低廉D.經(jīng)久耐用

2葫蘆種植逐漸向周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)散,有利于周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)

A.生態(tài)環(huán)境保護(hù)B.農(nóng)民收入增加

C.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化D.城鎮(zhèn)化水平提高

3影響T鎮(zhèn)葫蘆產(chǎn)業(yè)向新型創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的主要因素是

A.交通條件B.原材料

C.研發(fā)投入D.勞動(dòng)力數(shù)量

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】德國(guó)慕尼黑大學(xué)的一位教授是這樣看待中國(guó)的:他首先把中國(guó)分成東部與西部,再分別分成南北兩部分,形成圖中①、②、③、④四塊區(qū)域,并將這四塊區(qū)域命名為“銀色中國(guó)”“金色中國(guó)”“黃色中國(guó)”和“綠色中國(guó)”。據(jù)此回答下面小題。

1關(guān)于圖中區(qū)域說(shuō)法正確的是 ( )

A. 決定各區(qū)域差異的基本因素是氣候和地貌。

B. 各區(qū)域間有明確的界線

C. 各區(qū)域內(nèi)部沒(méi)有明顯的分異

D. 各區(qū)域間不存在廣泛的聯(lián)系

2關(guān)于各區(qū)域某些特征描寫(xiě)錯(cuò)誤的是( )

A. “黃色中國(guó)”——龍舟競(jìng)渡

B. “金色中國(guó)”——大漠駝鈴

C. “綠色中國(guó)”——四季常青

D. “銀色中國(guó)”——雪山連綿

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同步練習(xí)冊(cè)答案