Question

阅读短文，回答问题

菲涅尔透镜

甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧面时才发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜中阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜左侧平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，仍能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。

与平凸透镜相比，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，因此，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。

菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙所示为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。

菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图丙所示从上方垂直菲涅尔透镜的光束，在一半焦距处面积只有原来的四分之一。

（1）根据短文可知，将平凸透镜改进为菲涅尔透镜仍能聚光，是因为________________

（2）下面关于菲涅尔透镜的说法，不正确的是_______.

A．使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄

B．与相同直径的平凸透镜相比，光能损失减少

C．菲混尔透镜是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成

D．与相同直径的平凸透镜相比，所用材料减少

（3）如图丁所示，F、OOˊ分别是菲涅尔透镜的焦点和主光轴，请画出入射光线经过菲涅尔透镜的光路______.

（4）如图戊所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的_______倍．（不考虑光传播过程中的能量描失）

（5）为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上____。

A．黑色           B．红色               C．蓝色               D．白色

Answer

每个凹槽都可以看作一个独立的小凸透镜（或者保留了透镜发生折射的曲面） C 4 A

【解析】

(1)[1]由图2知道，光线从左侧垂直入射，在阴影部分方向不变，经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，与平凸透镜一样，即平行于主光轴的光线经过菲涅尔透镜另一侧曲面折射时会发生偏折。

(2)[2]由短文知道，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。

A．光在菲涅尔透镜只保留透镜发生折射的曲面，所以，使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄，故A正确；

B．与相同直径的平凸透镜相比，减少了在透镜中直线传播的部分，所以，光能损失更少，故B正确；

C．由图2和图3知道，菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆的玻璃组成，它们是一圈圈凸透镜，故C错误；

D．因为菲涅尔透镜中减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，所以节省透镜材料，故D正确。

(3)[3]由短文知道，菲涅尔透镜与平凸透镜一样，仍能将平行于主光轴的光线会聚于焦点，由此作出折射光线如图所示：

(4)[4]太阳能板置于菲涅尔透镜正后方的一半焦距处，太阳能板受光照部分直径CD是螺纹透镜直径AB的，所以，由S=πr2 知道，太阳能板上受光照部分面积是螺纹透镜面积的，不考虑光传播过程中能量的损失，即两者上的光能是相等的，即太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的4倍。

(5)[5]由于不透明物体的颜色由它反射的色光决定，白色的物体能反射所有的色光，反射什么色光就是什么颜色；单色物体只反射与本身相同的色光，其它色光不反射，所以，为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上黑色，可以吸收各种颜色。