專題08  探究光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)題     本實(shí)驗(yàn)需要學(xué)的基本知識(shí) 1.光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。當(dāng)發(fā)生折射現(xiàn)象時(shí)，一定也發(fā)生了反射現(xiàn)象。當(dāng)光線垂直射向兩種物質(zhì)的界面時(shí)，傳播方向不變。2.光的折射規(guī)律：在折射現(xiàn)象中，折射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)；光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線方向偏折（折射角＜入射角）；光從水或其他介質(zhì)中斜射入空氣中時(shí)，折射光線向界面方向偏折（折射角＞入射角）。在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。在光的折射現(xiàn)象中，入射角增大，折射角也隨之增大。在光的折射現(xiàn)象中，介質(zhì)的密度越小，光速越大，與法線形成的角越大。3.折射的現(xiàn)象實(shí)例：①?gòu)陌渡舷蛩锌矗孟窈軠\，沿著看見(jiàn)魚(yú)的方向叉，卻叉不到；從水中看岸上的東西，好像變高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃樓。④彩虹。從岸邊看水中魚(yú)N的光路圖（圖1）： 圖中的N點(diǎn)是魚(yú)所在的真正位置，N'點(diǎn)是我們看到的魚(yú)，從圖中可以得知，我們看到的魚(yú)比實(shí)際位置高。像點(diǎn)就是兩條折射光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。在完成折射的光路圖時(shí)可畫(huà)一條垂直于介質(zhì)交界面的光線，便于繪制。     【例題1】（2019貴州貴陽(yáng)）光從空氣斜射入水和玻璃時(shí)都會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，但是水和玻璃的折射情況會(huì)相同嗎？為了探究這個(gè)問(wèn)題，小華選擇了光屏、透明玻璃磚、水槽、激光電筒等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他在光屏上畫(huà)出互相垂直的NN'和MM'兩條線段并相交于O點(diǎn)，如圖甲所示。（1）小華將玻璃磚的一個(gè)表面與MM'齊平放置，讓激光電筒發(fā)出的光線從A點(diǎn)到O點(diǎn)入射，他看到了如圖乙所示的光路（AO、OC為同一直線），你認(rèn)為出現(xiàn)光線OC是因?yàn)?/span>________所致，鑒于本實(shí)驗(yàn)的目的，此時(shí)最應(yīng)該記錄的兩條光線是________________。（2）接下來(lái)他要觀察光從空氣中進(jìn)入水中的情況，他將光屏豎直放入水槽中，（使線段MM'水平）并向水槽中慢慢注水至水面與MM'齊平，入射光線應(yīng)該從A點(diǎn)向O點(diǎn)射入，這是為了保證_______________，其實(shí)本實(shí)驗(yàn)小華還考慮了入射光線所在一側(cè)的________相同。（3）小華最終在光屏上記錄下了如丙所示的光路圖（OE為水中的折射光線），通過(guò)分析光路，你認(rèn)為玻璃和水這兩種介質(zhì)對(duì)光的偏折能力較強(qiáng)的是________。（4）若用激光以相同的入射角分別從玻璃和水中斜射入空氣中，則________射出的折射光線更遠(yuǎn)離法線。【答案】（1）有部分光線并沒(méi)有通過(guò)玻璃磚，而依舊在空氣中傳播；AO和OB；（2）入射光線重合；入射角；（3）玻璃；（4）玻璃。【解析】（1）光線AO到OC，光的傳播路線沒(méi)有改變，說(shuō)明光在同一種均勻介質(zhì)中傳播，所以可以判斷有部分光線并沒(méi)有通過(guò)玻璃磚，而依舊在空氣中傳播。本實(shí)驗(yàn)探究光的折射規(guī)律，要記錄光的折射光線和入射光線，所以要記錄的兩條光線是AO和OB。（2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光線相同，入射角相同，觀察折射光線和折射角的變化情況，所以入射光線應(yīng)從A點(diǎn)向O點(diǎn)射入，這是為了保證入射光線重合，入射角相同。（3）如乙丙圖，當(dāng)光在空氣中傳播時(shí)AO入射，OC傳播；當(dāng)光線從空氣斜射入水中，AO入射，OE傳播；當(dāng)光線從空氣斜射入玻璃中，AO入射，OB傳播，比較OB偏離OC更多，所以玻璃和水這兩種介質(zhì)對(duì)光的偏折能力較強(qiáng)的是玻璃。（4）光路是可逆的，光從空氣斜射入玻璃偏折能力強(qiáng)，當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中偏折能力也強(qiáng)，所以遠(yuǎn)離法線。【例題2】（2020湖北黃石模擬）某同學(xué)在做探究光的折射特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)．如圖是光從空氣射入水中時(shí)的光路．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)．通過(guò)實(shí)驗(yàn)還得到如下數(shù)據(jù)： 入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11.3°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中的數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是：①光從空氣斜射到水面時(shí)，將同時(shí)發(fā)生_______和________現(xiàn)象；②光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：_______，且折射角______（大于/等于/小于）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零．該同學(xué)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論②總結(jié)出了光的折射特點(diǎn)．（2）請(qǐng)你對(duì)該同學(xué)通過(guò)上述探究實(shí)驗(yàn)得出光的折射特點(diǎn)的過(guò)程作出評(píng)價(jià)．是否存在不足？答：_______；請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：_______．【答案】（1）①折射　反射?、谡凵浣请S入射角的增大而增大（或折射角隨入射角的減小而減?。?/span>  小于（2）是  探究過(guò)程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實(shí)驗(yàn)。【解析】（1）①光從空氣斜射到水面時(shí)，在空氣中發(fā)生反射現(xiàn)象，在水中發(fā)生折射現(xiàn)象。②通過(guò)觀察表格數(shù)據(jù)，光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：入射角增大，折射角增大，且折射角小于入射角；當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零．（2）該實(shí)驗(yàn)存在不足之處。探究過(guò)程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實(shí)驗(yàn)。比如還可以做光從空氣射入玻璃中，探究折射角和入射角的關(guān)系。     1.小柯分別探究了光從空氣射入水中和從水射人空氣中的折射規(guī)律，并記錄了表一，表二兩組數(shù)據(jù)。表一 序號(hào)1234入射角（O）6040200折射角（O）402915？表二序號(hào)123入射角（O）152940折射角（O）20？60 （1）表一中“？”處的數(shù)據(jù)是_________。（2）表二中“？”處的數(shù)據(jù)模不清，請(qǐng)綜合分析兩個(gè)表格中的數(shù)據(jù)，判斷出這個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)該是____________。【答案】（1）0°；（2）40°。【解析】（1）光由空氣垂直射入其他透明介質(zhì)，不發(fā)生折射現(xiàn)象，即入射角為0O時(shí)，折射角為0O；（2）當(dāng)光從水射入空氣中發(fā)生折射時(shí)，當(dāng)入射角時(shí)29O時(shí)，由于光路是可逆的，對(duì)照光從空氣射入水中時(shí)的折射角為29O時(shí)，入射角為40O，因此此時(shí)的折射角為40O。2.某同學(xué)在做探究光的折射特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)．如圖是光從空氣射入水中時(shí)的光路．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)．通過(guò)實(shí)驗(yàn)還得到如下數(shù)據(jù)：入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11.3°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中的數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是：①光從空氣斜射到水面時(shí)，將同時(shí)發(fā)生_______和________現(xiàn)象；②光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：_______，且折射角______（大于/等于/小于）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零．該同學(xué)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論②總結(jié)出了光的折射特點(diǎn)．（2）請(qǐng)你對(duì)該同學(xué)通過(guò)上述探究實(shí)驗(yàn)得出光的折射特點(diǎn)的過(guò)程作出評(píng)價(jià)．是否存在不足？答：_______；請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：_______．【答案】（1）①折射　反射?、谡凵浣请S入射角的增大而增大（或折射角隨入射角的減小而減?。?/span>  小于（2）是  探究過(guò)程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實(shí)驗(yàn)。【解析】（1）①光從空氣斜射到水面時(shí)，在空氣中發(fā)生反射現(xiàn)象，在水中發(fā)生折射現(xiàn)象。②通過(guò)觀察表格數(shù)據(jù)，光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：入射角增大，折射角增大，且折射角小于入射角；當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零．（2）該實(shí)驗(yàn)存在不足之處。探究過(guò)程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實(shí)驗(yàn)。比如還可以做光從空氣射入玻璃中，探究折射角和入射角的關(guān)系。3.在探究光的折射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中。 （1）為了看清光在水中的傳播路徑，甲實(shí)驗(yàn)小組采取向水中注入幾滴牛奶的方法，請(qǐng)分析這樣做的原因。___________________________________ （2）乙實(shí)驗(yàn)小組將光從空氣分別射入水和玻璃，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表：分析表格中的數(shù)據(jù)，你肯定能 得出一些規(guī)律。請(qǐng)寫(xiě)出三條：① _________________________________。 ②_________________________________ 。 ③ _________________________________。 （3）小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究光從水中射人空氣中的現(xiàn)象，如圖是他根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象畫(huà)的光路圖，改變?nèi)肷浣堑拇笮。l(fā)現(xiàn)空氣中的折射光線與法線的夾角隨著入射角的增大而增大。你猜想，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么?_____________________【答案】見(jiàn)解析。【解析】（1）在光進(jìn)入水中的傳播路徑上，射向牛奶小顆粒的光發(fā)生漫反射進(jìn)入人眼，人就可以借助這個(gè)光看到光在水中的傳播路徑。（2）①光從空氣斜射入水或玻璃時(shí)，折射角小于入射角；②入射角減小折射角也減小；③以同樣的入射角斜射入水和玻璃中時(shí)，在玻璃中的折射角較??；④當(dāng)垂直入射時(shí)，折射角等于入射角都為0°（3）折射光線沿水面射出或沒(méi)有折射光線，只有返回水中的反射光線。   

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