14. 核心素养 科学态度与责任 「2026江苏盐城盐都期中改编」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时,在透镜中传播方向不变,只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折,并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉,保留图中曲面的白色部分,并将其向左平移到透镜平面处,即图3,这样的透镜叫作菲涅尔透镜(又称螺纹透镜)。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。大型菲涅尔透镜是聚光光伏系统中重要的光学部件之一,它能提高单位面积上获得的光
能,当透镜非螺纹面垂直面向太阳光时,光聚焦在电池片上,将会汇聚更多的能量,需要的电池面积变小,大大节约了成本。
如图乙所示,从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束,在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一。
(1)菲涅尔透镜与平凸透镜对光都有
(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.菲涅尔透镜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)将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上,为保证最佳的聚光效果,图中,正确的放置方法是

(4)不考虑光传播过程中的能量损失,若将一太阳能板置于图乙所示菲涅尔透镜下方的一半焦距处,与不放置菲涅尔透镜相比,太阳能板受光部分单位面积上的光能提高到原来的
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时,在透镜中传播方向不变,只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折,并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉,保留图中曲面的白色部分,并将其向左平移到透镜平面处,即图3,这样的透镜叫作菲涅尔透镜(又称螺纹透镜)。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。大型菲涅尔透镜是聚光光伏系统中重要的光学部件之一,它能提高单位面积上获得的光
能,当透镜非螺纹面垂直面向太阳光时,光聚焦在电池片上,将会汇聚更多的能量,需要的电池面积变小,大大节约了成本。
如图乙所示,从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束,在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一。
(1)菲涅尔透镜与平凸透镜对光都有
会聚
(选填“会聚”或“发散”)作用。(2)下面关于菲涅尔透镜的说法,不正确的是
C
。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.菲涅尔透镜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)将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上,为保证最佳的聚光效果,图中,正确的放置方法是
A
。(填字母序号)(4)不考虑光传播过程中的能量损失,若将一太阳能板置于图乙所示菲涅尔透镜下方的一半焦距处,与不放置菲涅尔透镜相比,太阳能板受光部分单位面积上的光能提高到原来的
4
倍。答案
14.答案 (1)会聚 (2)C (3)A (4)4
解析 (1)菲涅尔透镜与平凸透镜一样,仍能将平行于主光轴的光会聚于焦点,它们对光都有会聚作用,工作原理相同。(2)菲涅尔透镜只保留透镜发生折射的曲面,使用菲涅尔透镜的手机,闪光灯部分可以做得更薄,A正确;与相同直径的平凸透镜相比,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,光能损失更少,节省了透镜材料,B、D正确;由甲中的图2和图3可知,从上方俯视菲涅尔透镜,是一圈圈凸透镜,C错误。(3)为保证较好的聚光效果,会聚的光应在焦点上,只有平行光由菲涅尔透镜平的一侧垂直入射时,经透镜另一侧曲面时发生偏折,并会聚于焦点,所以选择A。(4)由“从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束,在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一”可知,太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处,与不放置菲涅尔透镜相比,太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的4倍。
解析 (1)菲涅尔透镜与平凸透镜一样,仍能将平行于主光轴的光会聚于焦点,它们对光都有会聚作用,工作原理相同。(2)菲涅尔透镜只保留透镜发生折射的曲面,使用菲涅尔透镜的手机,闪光灯部分可以做得更薄,A正确;与相同直径的平凸透镜相比,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,光能损失更少,节省了透镜材料,B、D正确;由甲中的图2和图3可知,从上方俯视菲涅尔透镜,是一圈圈凸透镜,C错误。(3)为保证较好的聚光效果,会聚的光应在焦点上,只有平行光由菲涅尔透镜平的一侧垂直入射时,经透镜另一侧曲面时发生偏折,并会聚于焦点,所以选择A。(4)由“从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束,在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一”可知,太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处,与不放置菲涅尔透镜相比,太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的4倍。
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