走近科技之“光”

情境1：戈壁灘上的“向日葵”

在距甘肅省敦煌市西南方向約15千米的戈壁灘上，有一處充滿(mǎn)科幻感的設(shè)施（如圖1所示），這是目前全球裝機(jī)容量第二的熔鹽塔式光熱電站。光熱電站的鏡場(chǎng)面積約140萬(wàn)平方米，1萬(wàn)多面巨大的定日鏡在計(jì)算機(jī)的精確控制下，能如同向日葵一樣隨著太陽(yáng)位置的變化而變化，使太陽(yáng)光時(shí)刻都能聚集到260米高的吸熱塔的吸熱器上。光熱電站發(fā)電的原理如圖2。

在北半球的正午，太陽(yáng)光由南往北傾斜照射。位于吸熱塔北面的定日鏡的陽(yáng)光入射角極小，定日鏡的面積可以全部作為有效面積反射陽(yáng)光；而位于吸熱塔南面的定日鏡的陽(yáng)光入射角很大，反射陽(yáng)光的有效面積大大縮小了。

在塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)中，吸熱器是最關(guān)鍵的核心部位，吸熱器內(nèi)部有由多個(gè)平行排列的吸熱管組成的管屏，它將定日鏡所捕捉到的太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為可以高效利用的內(nèi)能，并將能量存儲(chǔ)在液態(tài)熔鹽中，為汽輪發(fā)電機(jī)組提供所需的熱源。

閱讀以上短文，回答下列問(wèn)題：

（1）光熱電站利用平面鏡__________太陽(yáng)光，聚集到吸熱塔上進(jìn)行加熱。

（2）在鏡場(chǎng)最外層的大圈，定日鏡呈現(xiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)分布，吸熱塔南邊的定日鏡比北邊少，原因是__________________________________________________。

（3）熔鹽儲(chǔ)熱是利用高溫熔化狀態(tài)下的無(wú)機(jī)鹽把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)熔鹽溫度____________________時(shí)，便可把儲(chǔ)存的內(nèi)能釋放出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)均有高溫熔鹽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。

答案：（1）反射 （2）南面定日鏡的陽(yáng)光入射角大，有效反射面積小 （3）降低

情境2：圭表與二十四節(jié)氣

如圖3甲中的圭表是我國(guó)古代的重大發(fā)明。表是垂直立于地面的標(biāo)桿，圭是在正南、正北方向水平放置的尺，用它測(cè)量正午時(shí)表影的長(zhǎng)度，從而確定一年的時(shí)間和季節(jié)。

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，人們已開(kāi)始用水面來(lái)校正圭，使其水平；用鉛垂線來(lái)校正表，使其與圭垂直。由于光的散射和漫反射等影響，早期圭表的表影邊緣模糊不清，影響表影長(zhǎng)度的測(cè)量精度。元代天文學(xué)家郭守敬對(duì)圭表進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，他將表的高度增加到原來(lái)的五倍，且在表頂加一根架空的橫梁。他還發(fā)明了景符，用小孔成像原理可以在圭面上形成太陽(yáng)和梁的清晰像，把確定表端影的位置變?yōu)榇_定梁影中心的位置，較大提高了測(cè)量的精度，如圖3乙所示。通過(guò)測(cè)量正午時(shí)表影長(zhǎng)短的變化，推算出一回歸年為365.25天，按照季節(jié)變化將一年劃分為二十四節(jié)氣（如圖3丙），用以指導(dǎo)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2016年11月30日，聯(lián)合國(guó)教科文組織批準(zhǔn)將“二十四節(jié)氣”列入人類(lèi)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。以圭表為代表的我國(guó)古代的科技成果，閃耀著智慧的光芒，激勵(lì)著我們攀登新的科技高峰。

閱讀以上短文，回答下列問(wèn)題：

（1）我國(guó)古代天文學(xué)家用__________使表豎直。

（2）郭守敬提高測(cè)量精度的措施有__________ 。

（3）一年中，正午學(xué)校的旗桿影子最長(zhǎng)的是二十四節(jié)氣中的__________。

（4）請(qǐng)根據(jù)以上資料在圖3丁中畫(huà)出橫梁通過(guò)景符的小孔在“圭”面上所成的像，并標(biāo)明兩條光線的傳播方向。

答案：（1）鉛垂線 （2）增加表的高度、添加橫梁、發(fā)明了景符、利用小孔成像 （3）冬至 （4）如圖4所示

（作者單位：黑龍江省哈爾濱市賓縣賓西鎮(zhèn)中學(xué)）