Question

2016年9月25日， 米口径球面射电望远镜（）在贵州省平塘县落成，并开始接收来自宇宙深入的电磁波．这是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜．

某兴趣小组同学看到报道后想探究“球面射电望远镜的工作原理”，他们查找资料后发现．经典射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点．用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面．于是他们联想到抛物面可能跟凹面镜工作原理相同，并作出以下猜想：

猜想一：抛物面上的反射是否遵从光的反射定律．

猜想二：平行于主轴的电磁波经抛物面反射后，反射的电磁波是否会聚于一点．

猜想三：抛物面对电磁波起会聚作用，是否焦距越小，会聚本领越大．

为了探究猜想一，兴趣小组的同学选用了平面镜、直尺、铅笔、量角器和激光光源进行了如图甲所示的实验：

（1）实验时为了让不同方位的同学都能看到光的传播路径，应该选__________（填字母）竖着放在甲图中的平面镜上，这是因为光在所选物品上发生了__________反射．

A．平面镜                    B．凹面镜            C．透明玻璃板                D．硬纸板

（2）他们用铅笔描出光路，然后用凹面镜代替平面镜，让正对凹面镜弧面顶点，并保持光线不动，如果出射光线与重合，就说明猜想一是__________（填“正确”“不正确”）．他们在这一实验中用到了与__________相似的研究方法（选填字母）．

A．控制变量法                B．等效替代法        C．转换法            D．放大法

为了探究猜想二，他们找到如图乙的小型卫星电视接收器，准备按丙图完成实验．

（3）他们将平行光源正对抛物面，然后将一小纸板在抛物面前来回移动直到纸板上出现__________的光斑，这一光斑其实就是凹面镜的焦点，所以抛物面对电磁波也有________作用（“会聚”“发散”）．

（4）通过（3）的探究他们明白，在射电望远镜中，如果接收电磁信号，真正的信号接收天线就放在抛物面的__________处．

（5）巨大的反射面把遥远星体发来的微弱的光聚集起来，形成一个比较亮的像．把照相底板放在成像的位置上，就可以把那些暗淡的恒星的像照下来．人们利用这种天文望远镜已经看到距地球一百亿光年远的恒星（一光年就是光一年起过的距离）．根据这段话判断凹面镜在本题中成__________像（“实”“虚”）．

Answer

D 漫反射 正确 A 最小最亮 会聚 焦点 实

【解析】（1）为了让不同方位的同学都能看到光的传播路径，应该在接触面上发生漫反射，所以应该选硬纸板竖着放在甲图中的平面镜上.

（2）如果出射光线与重合，则抛物面上的反射遵从光的反射定律，就说明猜想一是正确．

实验中控制了光线不动，所以用到了控制变量法.

（3）为了验证平行于主轴的电磁波经抛物面反射后，反射的电磁波是否会聚于一点，他们将平行光源正对抛物面，然后将一小纸板在抛物面前来回移动直到纸板上出现最小最亮的光斑，这一光斑其实就是凹面镜的焦点，所以抛物面对电磁波也有会聚作用．

（4）通过（3）的探究他们明白，在射电望远镜中，如果接收电磁信号，真正的信号接收天线就放在抛物面的交点处．

（5）照相底板的作用相当于光屏，光屏上成的是实像.