Question

12．某小組選用了圖1甲中光源、水、水槽、可折轉的光屏（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律”．

（1）使用可折轉的光屏，是為了觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內．
（2）光從空氣射入水中，入射點為O點，不斷改變入射角，讀出刻度盤上對應的折射角，將實驗結果畫在圖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，小組成員小明同學提出了一個猜想：光從空氣斜射進入不同透明介質發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，記錄對應的光斑位置，再通過分析就可得到實驗結論．經討論，同學們認為這一方案是可行的，于是進行了探究實驗．
①要實現探究目標，他們應選擇圖2中的B和D（選填字母序號）兩圖示實驗；
②實驗時，同學們在水槽底部貼上一把自制紙質刻度尺，這樣做的目的是為了記錄每一次光斑的位置．
③某小組同學正確實驗后，所記錄的三次光斑的相對位置如圖2所示，經分析可知：光從空氣斜射入水和油時，油對光的偏折本領較大．

Answer 1

分析 （1）光屏可以顯示光的傳播路徑，還可以利用可折轉的光屏確定折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內．
（2）光的折射規律：折射光線、入射光線、法線在同一平面內，折射光線、入射光線分居在法線兩側；光從空氣斜射入其他透明介質，折射角小于入射角；光從其他透明介質斜射入空氣，折射角大于入射角；光線從一種介質垂直射入另一種介質時，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，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．
（2）由圖1丙可以看出，當入射角逐漸減小，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根據控制變量法的思想，要探究水和油對光的偏折本領大小，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，體現了轉換法的思想；
③根據記錄，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，對光的偏折本領較大．
故答案為：（1）在同一平面內；（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律的內容，提高學生要利用圖片或表格進行分析總結光的折射規律的能力是關鍵．