阅读短文,回答问题:彩虹彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带。研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的

更新时间:2023-02-04 11:54:08 阅读: 评论:0

题文

阅读短文,回答问题:彩虹彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带。研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的原因。如图甲所示,光线从点C进入半径为R的水珠,经点D反射,再从点E射出。AB是通过水珠球心O且与入射太阳光平行的直线,用x表示进入水珠的光线距AB的距离,a表示射出光线与AB的夹角,画出过入射点和球心O的直线(即该入射点的法线),进一步研究可以得出a与x的关系如图乙所示,入射的太阳光分布是均匀的,但射出的光线分布是不均匀的,在a最大时强度最大,能被地面上的人观察到。牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光,当太阳光进入水珠时,也会产生类似效果。从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,致使不同色光的a的最大值略有不同。由于不同色光的a最大值略有不同,对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到,进入人眼的不同颜色的光来自内外没同弧线的水珠。所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。(1)在图甲中,如是连接OD,则∠CDO         (>/=/<)∠ODE(2)根据图乙可知,x从0增加到R的过程中,a的变化情况是           A.增大B.先增大后减小C.减小D.先减小后增大(3)如图甲所示,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而              (4)图乙给出的是红光的a-x图像,其a最大值是42°,则紫光的a 最大值   (大于/等于/小于)42°。(5)图丙中画出了红光通过小水珠时a最大值的光路,请在图丁中画出红光通过大水珠(虚线圆)时a最大值的光路。(图丁中已画出小水珠的光路)

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)=;(2)B;(3)增大;(4)小于;(5)光路图如下图所示。

解析

(1)由于∠CDO与∠ODE分别是光线在D点进行反射时的入射角与反射角,根据光的反射规律,这二个角是相等的;(2)由图乙可以看出,当x从0增加到R的过程中,a的变化是先增大后减小,选B;(3)若x越大,则光线从空气进入水珠时的入射角增大,则根据光的折射规律可知,其折射角也增大;(4)由于紫光在水珠中的折射率要比红光大,故在甲图中,折射角要增大,光线CD要绕C点沿顺时针方向旋转,现假设其刚好转到直线AB处,则从水珠中射出的光线平行于射入的光线,即a=0,故紫光的a 最大值要比红光小,即a 最大值要小于42°;(5)由于已经画出了红光通过小水珠时的a最大值的光路,当通过大水珠时,水珠的半径增大,则a最大值对应的x值也增大,与小水珠相比,入射角相等,故做出的光路图如图所示。

考点

据考高分专家说,试题“阅读短文,回答问题:彩虹彩虹是大气中一种.....”主要考查你对 [光的折射现象 ]考点的理解。

光的折射现象

概念:概念说明光的折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时,传播的方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线向法线方向偏折,如图所示(1)对光发生折射现象的理解:入射光和折射光分别在两种不同的介质中,因此它们的传播速度不同,传播方向也往往发生改变 (2)通常在发生光的折射现象时,在界面上也同时会发生光的反射现象(3)光线垂直射人界面时,将不会看到折射现象,即光的传播方向不发生变化生活中的折射现象:斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折;往脸盆中倒水,看到盆底深度变浅;潜水中的人看岸边的人变高;从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”等。

常见折射现象及解释:1.光的折射现象光的折射会造成许多光学现象,如水底看起来比实际的浅,一半斜捅入水中的筷子变弯曲,鱼缸中的鱼看起来变大,海市蜃楼等。要解释这些现象,首先要知道看见的并非实际物体,而是物体经折射后成的虚像。 2.举例分析光的折射现象以池水看起来“变浅”为例,其原因我们可以作如下分析:      我们能够看见物体是由于有光射入我们的眼睛里,假设从水池底的一点A射出的两条光线经折射后射入人眼(如图甲所示),眼睛根据光沿直线传播的经验(人的感觉总认为光沿直线传播),逆着折射光线看过去,就会觉得光好像是从水中的A’射入我们眼睛里的,因此我们会觉得A’比A高了,即看起来池底升高,池水“变浅”了。有经验的渔民都知道,在叉鱼时,只有瞄准鱼的下方,才能把鱼叉到。    若从水中去观察岸上的物体,P点的位置将会升高,如图乙所示。例如跳水运动员在水下观察10m跳台,就会感到其高度超过10m。    因此可以得出结论:从岸上看水里和从水里看岸上相同,都是看到升高了的虚像。    补充:人眼之所以看到物体的虚像,都是因为折射光线(或反射光线)进入人的眼睛,而人眼总认为光沿直线传播,这就使人在折射光线(或反射光线)的反向延长线上看到一个虚像。

光的折射的特殊情况: 全反射 1. 定义:光由光密(即光在此介质中的折射率大的)媒质射到光疏(即光在此介质中折射率小的)媒质的界面时,全部被反射回原媒质内的现象。 2. 原理:公式为n=sin90°/sinc=1/sincsinc=1/n (c为临界角)      当光射到两种介质界面,只产生反射而不产生折射的现象.当光由光密介质射向光疏介质时,折射角将大于入射角.当入射角增大到某一数值时,折射角将达到90°,这时在光疏介质中将不出现折射光线,只要入射角大于或等于上述数值时,均不再存在折射现象,这就是全反射.所以产生全反全反射全反射射的条件是:①光必须由光密介质射向光疏介质.②入射角必须大于或等于临界角(C).    所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比,折射率较小的,光速在其中较快的,就为光疏介质;折射率较大的,光速在其中较慢的,就为光密介质。例如,水折射率大于空气,所以相对于空气而言,水就是光密介质,而玻璃的折射率比水大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质。    临界角是折射角为90度时对应的入射角(只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时,才会发生全反射) 3. 全反射的应用:光导纤维是全反射现象的重要应用。蜃景的出现,是光在空气中全反射形成的。

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标签:彩虹   水珠   当阳   光线   彩带
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