Question

【題目】閱讀短文，回答問(wèn)題

為了探究光的反射和折射規(guī)律，小名設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：把一束激光從某種玻璃中射向空氣，保持入射點(diǎn)不動(dòng)，改變?nèi)肷浣牵�每次增�?0°），觀察反射光線(xiàn)和折射光線(xiàn)的變化，并記錄了入射角α、反射角β、折射角γ．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小名發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象，當(dāng)把入射角增大到45°時(shí)，發(fā)現(xiàn)折射光線(xiàn)突然消失了，把入射角減小為40°時(shí)折射光線(xiàn)又出現(xiàn)了．他以為是實(shí)驗(yàn)儀器發(fā)生了什么問(wèn)題，經(jīng)檢查儀器一切正常．又試了幾次結(jié)果還是一樣，但又有了新的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)折射光線(xiàn)消失后反射光線(xiàn)的亮度比有折射光線(xiàn)時(shí)明顯增強(qiáng)．這是怎么一回事呢？小名請(qǐng)教了物理老師，老師告訴他：光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣，入射角增大時(shí)，折射光線(xiàn)離法線(xiàn)越來(lái)越遠(yuǎn)，而且越來(lái)越弱；當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線(xiàn)完全消失，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做臨界角λ．聽(tīng)了老師的話(huà)，小名產(chǎn)生了濃厚的興趣，他還想知道這種玻璃的臨界角是多少，玻璃和水的臨界角相等嗎，于是他重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（從40°開(kāi)始，入射角每次增加0.2°）．下面是小名的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

表1 光從玻璃射向空氣時(shí)入射角、反射角和折射角的關(guān)系（單位：度）

α/度	0	10	20	30	40	…	41	41.2	41.4	41.6	41.8	42
β/度	0	10	20	30	40	…	41	41.2	41.4	41.6	41.8	42
γ/度	0	15.2	30.9	48.6	74.6	…	79.8	81.1	82.7	84.8	90	？

<>表2 光從水射向空氣時(shí)入射角、反射角和折射角的關(guān)系（單位：度）

α/度	0	10	20	30	40	…	45	…	48.2	48.4	48.6	50
β/度	0	10	20	30	40	…	45	…	48.4	48.4	48.6	50
γ/度	0	13.4	27.0	41.7	58.7	…	70.1	…	82.7	84.0	90	？

仔細(xì)考察小名的探究過(guò)程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)你針對(duì)“當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到900時(shí)，折射光線(xiàn)完全消失”這一物理現(xiàn)象，給它一個(gè)合適的名字叫光的 （全折射/全反射）；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，玻璃的臨界角 水的臨界角（大于/等于/小于）．

（3）光從玻璃射向空氣，入射角增大時(shí)（入射角小于臨界角），反射光越來(lái)越 （強(qiáng)/弱）；

（4）光從空氣射向玻璃，入射角增大，折射光線(xiàn) （可能/不可能） 完全消失；

（5）如圖2是一塊玻璃三棱鏡（等腰直角），周?chē)�是空氣，一束光垂直于一個(gè)直角面射向三棱鏡畫(huà)出這束光的光路圖．

Answer 1

【答案】（1）全反射；（2）小于；（3）強(qiáng)；（4）不可能；（5）見(jiàn)圖

【解析】

試題分析：（1）光由光密（即光在此介質(zhì)中的折射率大的）介質(zhì)射到光疏（即光在此介質(zhì)中折射率小的）介質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原介質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象，叫做全反射．

（2）由表1光從玻璃射向空氣時(shí)入射角與反射角、折射角的關(guān)系，可知當(dāng)入射角為42°時(shí)，折射光線(xiàn)消失了．

由表2光從水射向空氣時(shí)入射角與反射角、折射角的關(guān)系，可知當(dāng)入射角為50°時(shí)，折射光線(xiàn)消失了．

（3）當(dāng)入射光線(xiàn)從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射，同時(shí)也發(fā)生反射．

（4）只有入射角大于或等于臨界角，才會(huì)發(fā)生全反射．

（5）當(dāng)光從一種透明介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折，且當(dāng)光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角，當(dāng)從其他透明介質(zhì)斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角；當(dāng)光從一種透明介質(zhì)垂直射入另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向不變．

解：（1）光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣并且當(dāng)入射角增大到某一個(gè)值時(shí)折射光線(xiàn)突然消失時(shí)，

說(shuō)明光被全部反射回來(lái)了，這種現(xiàn)象叫做全反射．

（2）由表1可以知道，當(dāng)入射角為42°時(shí)，折射光線(xiàn)消失了，所以玻璃的臨界角為42°，

由表2可以知道，當(dāng)入射角為50°時(shí)，折射光線(xiàn)消失了，所以水的臨界角為50°．

由此可知，玻璃的臨界角小于水的臨界角；

（3）當(dāng)入射光線(xiàn)從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射，同時(shí)也發(fā)生反射，

所以反射光線(xiàn)要比入射光線(xiàn)暗一些，而當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角達(dá)到90．，折射光完全消失，只剩下反射光線(xiàn)時(shí)，發(fā)生了全反射，所以反射光線(xiàn)亮度增強(qiáng)了．

（4）光只有從水或玻璃射向空氣時(shí)，才會(huì)發(fā)生全反射，所以光從空氣射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失；

（5）光線(xiàn)從空氣進(jìn)入玻璃時(shí)，因是垂直照射，所以方向不變；當(dāng)從玻璃中斜射入空氣時(shí)，折射光線(xiàn)遠(yuǎn)離法線(xiàn)，其大致路徑如下圖：

故答案為：（1）全反射；（2）小于；（3）強(qiáng)；（4）不可能；（5）見(jiàn)上圖．