Question

3．某科技兴趣小组为了探究光从空气斜射入介质时折射角的大小与什么因素有关，他们将光从空气分别斜射入水和玻璃，测得数据如表：

空气中的入射角i	0°	30°	45°	60°
水中的折射角r	0°	22°	32°	40°
玻璃中的折射角β	0°	17°	24°	30°

（1）张华同学根据表中数据进行归纳，发现在入射角相同的情况下，光在水中的折射角比光在玻璃中的大，说明折射角的大小与介质有关．
（2）陈林同学提出：如果让光从玻璃斜射入空气，会是怎样的呢？于是，他让一束光按图1所示射向半圆型玻璃砖，并不断改变入射角的大小，记录的数据如表：

入射角i	0°	30°	35°	39°	40°	41°	45°	50°
折射角r	0°	51°	63°	79°	90°	无折射光	无折射光	无折射光

他把记录的数据和张华进行了交流，最后去请教老师，老师告诉他们这种现象叫全反射，折射角变成了90⁰的入射角，叫临界角．光发生全反射的必要条件之一就是入射角≥临界角（填“≤”“≥”或“=”），根据这种现象，人类制造出了传输光信号的介质，这种介质叫做光纤（光导纤维）．
（3）李涵同学联想到应用光的折射而成像的凸透镜，在做“凸透镜成像规律”实验时，他发现像距v和物距u是一一对应的．在图2所示的四条图线中，能正确反映凸透镜成像规律的应该是D
A．图线A    B．图线B       C．图线C    D．图线D

Answer 1

分析 （1）由表中数据可以看出，光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角的与入射角的大小关系．
（2）要发生全反射现象，需要光从光密介质射向光疏介质，并且入射角需要达到或大于临界角，此时折射光线消失，只剩下反射光线；
（1）①首先看清图象中的横轴表示物距，纵轴表示像距，根据凸透镜成像规律中的u=2f时，物距v=2f，求出其焦距．
②凸透镜成像时，像距、物距和焦距三者之间是有一定的联系的，若用一个公式表示，就是：$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$（其中u表示物距，v表示像距，f表示焦距），
③将ABCD4个图线中的物距、像距数值，分别代入$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$逐一分析即可得出结论．

解答 解：（1）由图知，光不管是从空气斜射入水中，还是从空气斜射入玻璃中，折射光线都要靠近法线，折射角都小于入射角，但在水中的折射角要大于在玻璃中的折射角，因此可知，光以相同的入射角从空气斜射入不同的介质中，折射角是不相同的．
（2）光发生全反射的必要条件之一就是入射角≥临界角，根据这种现象，人类制造出了传输光信号的介质，这种介质叫做光纤（光导纤维）．
（3）A、因为A图线中，物距和像距始终相等，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；
B、B图线中，随着物距的不断增大，像距在不断减小，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；
C、图线C，当物距为15cm时，像距为15cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=7.5cm，当物距为35cm时，像距为5cm，代入$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$≠$\frac{1}{f}$，故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；
D、图线D，当物距为10cm时，像距为10cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=5cm，当物距为30cm时，像距为6cm，代入$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$，故本选项能正确反映凸透镜成像规律．
故答案为：（1）介质；
（2）≥；光纤（光导纤维）；
（3）D．

点评 此题主要考查了学生根据现象和数据总结结论的能力，同时还考查了对新知识的应用，要解决此题最基本的要掌握光的折射定律的内容．