Question

12．某小組選用了圖1甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時的折射規(guī)律”．

（1）使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內(nèi)．
（2）光從空氣射入水中，入射點為O點，不斷改變?nèi)肷浣�，讀出刻度盤上對應(yīng)的折射角，將實驗結(jié)果畫在圖1丙中，其中1和1′、2和2′…4和4′分別表示各次入射光線和對應(yīng)的折射光線的位置．由此可得出，光從空氣斜射入水中時，折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于（選填“大于”、“等于”“小于”）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射入水中時，折射角等于0度．
（3）在探究中，小組成員小明同學(xué)提出了一個猜想：光從空氣斜射進入不同透明介質(zhì)發(fā)生的折射程度是否都相同？
于是小明提出如下實驗方案：先讓一束入射光從空氣直接斜射入透明的空水槽中，記錄下光斑位置（如下圖2所示）；接著分別倒入水和油，記錄對應(yīng)的光斑位置，再通過分析就可得到實驗結(jié)論．經(jīng)討論，同學(xué)們認為這一方案是可行的，于是進行了探究實驗．
①要實現(xiàn)探究目標(biāo)，他們應(yīng)選擇圖2中的B和D（選填字母序號）兩圖示實驗；
②實驗時，同學(xué)們在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，這樣做的目的是為了記錄每一次光斑的位置．
③某小組同學(xué)正確實驗后，所記錄的三次光斑的相對位置如圖2所示，經(jīng)分析可知：光從空氣斜射入水和油時，油對光的偏折本領(lǐng)較大．

Answer 1

分析 （1）光屏可以顯示光的傳播路徑，還可以利用可折轉(zhuǎn)的光屏確定折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)．
（2）光的折射規(guī)律：折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線分居在法線兩側(cè)；光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)，折射角小于入射角；光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣，折射角大于入射角；光線從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時，傳播方向不改變．
（3）①實驗的目的是探究水和油對光的偏折本領(lǐng)，因此需要控制入射角和液面的高度相同；
②為了把液體對光線的偏折程度體現(xiàn)出來，需要在水槽底部貼上刻度尺，記錄折射光線照射在水槽底部的光斑的位置；
③通過記錄的位置，和空氣中照射點光斑相比較，距離空氣中光斑越遠，說明對光的偏折本領(lǐng)越大．

解答 解：（1）將光屏的半部分向前后翻折，就不會看到折射光線，只有當(dāng)整個光屏為一平面時，才能夠看到折射光線，說明入射光線、折射光線、法線共面；
這說明使用可折轉(zhuǎn)的光屛，是為了觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內(nèi)．
（2）由圖1丙可以看出，當(dāng)入射角逐漸減小，則折射角逐漸減小，入射角增大時，折射角也隨著增大；
即：光從空氣斜射入水中時，折射角隨入射角的增大而增大，隨入射角的減小而減小，且折射角小于入射角．
當(dāng)光從空氣垂直射到水面時，傳播方向不變，此時入射角等于0度，折射角也等于0度．
（3）①根據(jù)控制變量法的思想，要探究水和油對光的偏折本領(lǐng)大小，必須控制入射角和液面的高度相同，符合條件的有B、D兩圖；
②在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，目的是為了記錄液體對光的偏折的光斑的位置，比較液體對光的偏折程度，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法的思想；
③根據(jù)記錄，油中光斑的位置距離空氣中的光斑比較遠，因此油對光線的偏折程度大，對光的偏折本領(lǐng)較大．
故答案為：（1）在同一平面內(nèi)；（2）增大；小于；0；（3）①B、D；②記錄每一次光斑的位置；③油．

點評 此題主要考查光的折射定律，首先要熟練掌握光的折射規(guī)律的內(nèi)容，提高學(xué)生要利用圖片或表格進行分析總結(jié)光的折射規(guī)律的能力是關(guān)鍵．