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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

时间:2018-05-23
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)

正确答案:
(1)=;(2)B;(3)增大;(4)小于;(5)光路图如下图所示。
(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。
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