9. 阅读短文,回答问题。
手术无影灯
手术无影灯用来照明手术部位,以便尽量消除医护人员的头、手和器械等对手术部位造成的阴影。手术无影灯是怎么做到“无影”的呢?
晚上在教室内只打开一盏日光灯,仔细观察你自己的影子,会发现影子中部特别黑暗,四周稍浅。影子中部,日光灯发出的光不能照到,特别黑暗,叫本影。四周灰暗的部分叫半影。将2支蜡烛点燃,并分开放置于课桌上A、B两个位置,蜡烛前面立一本书,关掉日光灯可以看到墙壁出现书的本影和半影,如图4.1-7甲所示。如果点燃3支甚至4支蜡烛,书的本影部分就会逐渐缩小,半影部分会出现很多明暗不同的层次。
将许多发光强度很大的灯排列在灯盘上,合成一个大面积的光源,这样就能从不同角度把光线照射到手术台上,既保证手术视野有足够的亮度,又不会产生明显的本影。手术无影灯就是这样做到了“无影”。

(1)关于图4.1-7甲中的上侧半影区域,下列说法正确的是
A. 蜡烛发出的光都能照到
B. 蜡烛在A处发出的光能照到,B处不能
C. 蜡烛发出的光都照不到
D. 蜡烛在B处发出的光能照到,A处不能
(2)请在图4.1-7乙中画出在C处的第三支蜡烛照到书上时,在墙上产生的本影区域(仿照图4.1-7甲,在对应位置画出阴影)。
(3)如果在图4.1-7乙中点燃更多的蜡烛,那么书的半影部分
A. 明暗更明显,层次更多
B. 明暗更明显,层次更少
C. 明暗更不明显,层次更多
D. 明暗更不明显,层次更少
(4)小明想用9盏相同的LED灯(图中用·表示)排列合成一个大光源作为无影灯,下列设计效果最好的是

手术无影灯
手术无影灯用来照明手术部位,以便尽量消除医护人员的头、手和器械等对手术部位造成的阴影。手术无影灯是怎么做到“无影”的呢?
晚上在教室内只打开一盏日光灯,仔细观察你自己的影子,会发现影子中部特别黑暗,四周稍浅。影子中部,日光灯发出的光不能照到,特别黑暗,叫本影。四周灰暗的部分叫半影。将2支蜡烛点燃,并分开放置于课桌上A、B两个位置,蜡烛前面立一本书,关掉日光灯可以看到墙壁出现书的本影和半影,如图4.1-7甲所示。如果点燃3支甚至4支蜡烛,书的本影部分就会逐渐缩小,半影部分会出现很多明暗不同的层次。
将许多发光强度很大的灯排列在灯盘上,合成一个大面积的光源,这样就能从不同角度把光线照射到手术台上,既保证手术视野有足够的亮度,又不会产生明显的本影。手术无影灯就是这样做到了“无影”。
(1)关于图4.1-7甲中的上侧半影区域,下列说法正确的是
D
(填序号)。A. 蜡烛发出的光都能照到
B. 蜡烛在A处发出的光能照到,B处不能
C. 蜡烛发出的光都照不到
D. 蜡烛在B处发出的光能照到,A处不能
(2)请在图4.1-7乙中画出在C处的第三支蜡烛照到书上时,在墙上产生的本影区域(仿照图4.1-7甲,在对应位置画出阴影)。
(3)如果在图4.1-7乙中点燃更多的蜡烛,那么书的半影部分
C
(填序号)。A. 明暗更明显,层次更多
B. 明暗更明显,层次更少
C. 明暗更不明显,层次更多
D. 明暗更不明显,层次更少
(4)小明想用9盏相同的LED灯(图中用·表示)排列合成一个大光源作为无影灯,下列设计效果最好的是
A
(填序号)。答案:
(1)D
(2)如答图4.1-4所示
(3)C
(4)A
(1)D
(2)如答图4.1-4所示
(3)C
(4)A
解析:
【分析】
本题围绕光的直线传播形成的本影、半影现象展开,结合手术无影灯的实际应用,考查对影子形成原理的理解。解题时需明确:本影是所有光源都无法照射到的区域,半影是部分光源能照射到、部分不能的区域;多个光源时,本影会缩小,半影的明暗层次随光源数量变化;无影灯的原理是用多光源大面积照射消除本影。
【解析】
(1)半影区域的特点是仅部分光源的光线能到达。观察题图中A、B两个蜡烛的光线传播路径:上侧半影区域,A处蜡烛的光线无法到达,B处蜡烛的光线可以到达,因此该区域是B处蜡烛光能照到、A处不能,故选D。
(2)本影是所有光源都无法照射到的区域,加入C处蜡烛后,需从C点的上下两端分别作经过书上下两端的直线,延长至墙面,与原有本影区域的交集即为新增的本影区域,对应画出阴影(如参考答案的图)。
(3)点燃更多蜡烛时,半影区域会被更多不同角度的光线照射,因此明暗更不明显,且光线的层次更多,故选C。
(4)无影灯的效果取决于光源的大面积、多角度排列,9盏LED灯排列成大面积光源时,能从多方向照射手术区域,消除本影,效果最好,故选A。
【答案】
(1)D;(2)如答图4.1-4所示
;(3)C;(4)A
【知识点】
光的直线传播、本影与半影、无影灯原理
【点评】
本题结合生活实际(手术无影灯)考查光学基础知识,将抽象的影子概念具象化,需要学生理解本影、半影的形成原因,以及多光源对影子的影响,难度适中,注重知识的应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕光的直线传播形成的本影、半影现象展开,结合手术无影灯的实际应用,考查对影子形成原理的理解。解题时需明确:本影是所有光源都无法照射到的区域,半影是部分光源能照射到、部分不能的区域;多个光源时,本影会缩小,半影的明暗层次随光源数量变化;无影灯的原理是用多光源大面积照射消除本影。
【解析】
(1)半影区域的特点是仅部分光源的光线能到达。观察题图中A、B两个蜡烛的光线传播路径:上侧半影区域,A处蜡烛的光线无法到达,B处蜡烛的光线可以到达,因此该区域是B处蜡烛光能照到、A处不能,故选D。
(2)本影是所有光源都无法照射到的区域,加入C处蜡烛后,需从C点的上下两端分别作经过书上下两端的直线,延长至墙面,与原有本影区域的交集即为新增的本影区域,对应画出阴影(如参考答案的图)。
(3)点燃更多蜡烛时,半影区域会被更多不同角度的光线照射,因此明暗更不明显,且光线的层次更多,故选C。
(4)无影灯的效果取决于光源的大面积、多角度排列,9盏LED灯排列成大面积光源时,能从多方向照射手术区域,消除本影,效果最好,故选A。
【答案】
(1)D;(2)如答图4.1-4所示
【知识点】
光的直线传播、本影与半影、无影灯原理
【点评】
本题结合生活实际(手术无影灯)考查光学基础知识,将抽象的影子概念具象化,需要学生理解本影、半影的形成原因,以及多光源对影子的影响,难度适中,注重知识的应用。
【难度系数】
0.6