Question

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                    彩虹
    彩虹是大氣中一種光學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)陽光照射都半空中的水珠時，光線被折射和反射，在天空形成彩帶．
    研究光線經(jīng)過水珠的傳播規(guī)律，可揭示彩虹形成的原因，如圖甲所示，光線從點C進入半徑為R的水珠，經(jīng)點D反射，再從點E射出，AB是通過水珠球心O且與入射太陽光平行的直線，用x表示進入水珠的光線距AB的距離，α表示射出光線與AB的夾角，畫出過入射點和球心O的直線（即該入射點的法線），進一步研究可以得出α與x的關(guān)系如圖乙所示，入射的太陽光分布是均勻的，但射出的光線分布是不均勻的，在α最大時強度最大，能被地面上的人觀察到．
    牛頓發(fā)現(xiàn)，太陽光通過三棱鏡后被分解成七中單色光．當(dāng)太陽光進入水珠時，也產(chǎn)生類似效果．從同一點進入水珠的不同色光在水珠中沿不同路徑傳播，致使不同色光的α的最大值略有不同．
    由于不同色光的α最大值略有不同，對某一水珠來講只能有一種顏色的光被地面上的人看到，進入人眼的不同顏色的光來自內(nèi)外不同弧線的水珠，所以人眼看到的彩虹由外圈至內(nèi)圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色．

1．在圖甲中，如果連接OD，則∠CDO

 

（＞/=/＜）∠ODE．
2．根據(jù)圖乙可知，x從0增加到R的過程中，α的變化情況是

 

．
A．增大     B．先增大后減小     C．減小       D．先減小后增大
3．如圖甲所示，光線從空氣進入水珠的折射角隨x增大而

 

．
4．圖乙給出的是紅色的α-x圖象，其α最大值是42°，則紫光的α最大值

 

（大于/等于/小于）42°．
5．圖丙中畫出了紅光通過小水珠時α最大值的光路．請在圖丁中畫出紅光通過大水珠（虛線圈）時α最大值的光路．（圖丁中已畫出小水珠的光路）

Answer 1

分析：1．水珠球心O，如果連接OD，則OD即為法線，由此可確定∠CDO和∠ODE的大小．
2．根據(jù)圖乙圖象可知，x從0增加到R的過程中，α的變化情況．
3．光的折射規(guī)律：入射光線、法線、折射光線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，當(dāng)光線從空氣斜射入其它透明介質(zhì)時，折射角小于入射角；并且折射角隨著入射角的增大而增大，但折射角總小于入射角．
4．由材料可知：從同一點進入水珠的不同色光在水珠中沿不同路徑傳播，致使不同色光的α的最大值略有不同．人眼看到的彩虹由外圈至內(nèi)圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色．可確定紫光的α最大值是大于還是小于42°．
5．根據(jù)丁圖中小水珠的光路，結(jié)合光的反射和折射定律可畫出紅光通過大水珠（虛線圈）時α最大值的光路．

解答：解：1．因為O是小水珠的球心，所以如果連接OD，則OD即為法線，則則∠CDO=∠ODE．
2．由圖象可知，x從0增加到R的過程中，α的變化情況是先增大后減�。�
3．由光的折射規(guī)律結(jié)合圖甲可知，光線從空氣進入水珠的折射角隨x增大而增大．
4．由于不同色光的α最大值略有不同，對某一水珠來講只能有一種顏色的光被地面上的人看到，進入人眼的不同顏色的光來自內(nèi)外不同弧線的水珠，所以人眼看到的彩虹由外圈至內(nèi)圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色．所以當(dāng)紅色的α-x圖象，其α最大值是42°，則紫光的α最大值應(yīng)小于42°．
5．圖丁中已畫出小水珠的光路，然后根據(jù)光的反射和折射定律，畫出紅光通過大水珠（虛線圈）時α最大值的光路，如下圖所示：
故答案為：1．=；2B；3．增大；4．小于；5．見下圖

點評：此題注意考查了對光的折射定律和反射定律的運用，關(guān)鍵是從材料中讀懂信息，5小題注意光線與已畫出小水珠的光路的光線平行．