Question

15．在探究“光从空气射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图甲所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论．经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验．
（1）要实现探究目标，它们应选择图乙中的B、D（选填字母序号）两图进行实验．
（2）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，油对光的偏折本领较大．
（3）水槽底部选用了较粗糙的材料制作，这样就可以使站在不同角度的同学都能看见水槽底部的光斑，是因为光在水槽底部发生了漫反射（选填“镜面反射”或“漫反射”）．
（4）实验完成后，保持入射光线的位置和角度不变，继续向水槽中加入液体，会发现水槽底部的光斑将向右移动（选填“向左移动”或“向右移动”或“不动”）．

Answer 1

分析 （1）实验的目的是探究水和油对光的偏折本领，因此需要控制入射角和液面的高度相同；
（2）通过记录的位置，和空气中照射点光斑相比较，距离空气中光斑越远，说明对光的偏折本领越大．
（3）镜面反射后的光线射向同一方向，正好处在这一方向上时，获得的光线很强，其他方向上几乎没有反射光线；漫反射时反射光线射向各个方向，所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体．
（4）容器内加液体后，就会发生折射现象，根据光的折射规律可知当光从空气斜射入水中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角，然后分析光斑的移动情况．

解答 解：（1）根据控制变量法的思想，要探究水和油对光的偏折本领大小，必须控制入射角和液面的高度相同，只改变光线传播的介质，因此符合条件的有B、D两图；
（2）根据记录，油中光斑的位置距离空气比较远，因此油对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大．
（3）水槽底部选用了较粗糙的材料制作，这样就可以使站在不同角度的同学都能看见水槽底部的光斑，是因为光在水槽底部发生了漫反射；
（4）当容器内加液体时，由光的折射规律可知，光线将发生折射现象，折射光线靠近法线，即向下偏折，也就是在容器底的光斑向右移动，当液体加满后，光斑就停止移动．
故答案为：（1）B、D；（2）油；（3）漫反射；（4）向右移动．

点评 此题主要考查光的折射规律，注意光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线是靠近法线的，折射光线向下偏折．