某同学在做探究光的折射特点实验,右图是光从空气射入水中时的光路.实验中发现,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧.通过实验还得到如下数据:![]()
| 入射角α | 0° | 15° | 30° | 45° | 60° |
| 反射角β | 0° | 15° | 30° | 45° | 60° |
| 折射角γ | 0° | 11° | 22.1° | 35.4° | 40.9° |
①光从空气斜射到水面时,将同时发生 和 现象;
②光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的变化关系是: ,且折射角 (大于/等于/小于)入射角.当光从空气垂直射到水面时,折射角等于零.
该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点.
(2)请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价.
是否存在不足?答: (是/否);请简要说明理由: .
小明注意到光线由空气进入水、玻璃等透明介质时会发生折射现象,他结合物理学习和日常生活中的相关经验,提出猜想:光线由空气进入水、玻璃等透明材料时发生折射的程度可能是不相同的。
(1)你认为小明的猜想是 (“有道理”或“无道理”)的。
(2)小明与学校科技小组的同学进行了探究,实验中得到如下数据,表1是光从空气射入水中的测量数据,表2是光从空气射入玻璃的测量数据:
表1
| 入射角α | 15° | 30° | 45° | 60° |
| 折射角γ | 11.3° | 22.1° | 35.4° | 40.9° |
| 入射角α | 15° | 30° | 45° | 60° |
| 折射角γ | 9.9° | 19.5° | 28.1° | 35.3° |
①
②
(b)对表1、表2的数据进行对比分析,得出的结论是
(3)小明想起自己去眼镜店配眼镜的情景,当时,配镜师傅提到一个术语“折射率”,师傅说:相同度数的眼镜使用折射率大的材料,眼镜就可以更轻薄,矫正视力的效果越理想。结合以上数据你对这两种透明介质的这种光学属性的判断是,水的“折射率”
比玻璃 (选填:“大、小或相同”),依据是 。
如下图所示是张鸿同学在探究光在表中列出的几种介质中发生折射时据折射现象画出的光路图。![]()
| 介质 | 光速(m/s) |
| 真空 | 3×10 |
| 空气 | 2.99×10 |
| 水 | 2.25×10 |
| 玻璃 | 2×10 |
(2)分析表中的数据和上图所示的光路图可以得出光在折射时遵循的规律是 。(3分)
(3)由分析的结论可知,光从水中斜射入玻璃中,折射角 入射角(填“大于”或“小于”)
(4)探究到这里,张鸿同学想“光在反射现象中,光路是可逆的,那么在折射现象中,光路是否也是可逆的呢?”,为探究这一问题,请你帮她设计一个探究方案。(4分)
(5)现代医学中常用超声波击碎人体内的结石,超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射,如右所示,超声波进入人体击碎结石时,入射点应在0点的 (填“左侧”或“右侧”) (2分)
小林在探究光的折射规律时发现:当光由空气沿半圆玻璃砖边缘垂直射入圆心处发生反射和折射时,不断加大入射角会发生折射光消失而反射光却变得更亮的情况,如图所示,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小林查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表:
| 入射角 | 0° | 10° | 20° | 30° | 40° | 41.2° | 41.8° | 42° |
| 折射角 | 0° | 15.2° | 30.9° | 48.6° | 74.6° | 81° | 90° | / |
| 反射能量 | 5% | 7% | 26% | 43% | 77% | 84% | 100% | 100% |
表中数据说明:
(1)光从玻璃斜射向空气时,折射角、反射能量随着入射角的增大而 ,当入射角达到 °时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象。
(2)根据光路可逆原理,当光从空气斜射向玻璃时,折射角 入射角(填“大于”、“等于”或“小于”)。
小琳在探究光的折射规律时发现:当光由空气沿半圆玻璃砖边缘垂直射入圆心处发生反射和折射时,不断加大入射角会发生折射光消失而反射光却变得更亮的情况,如图所示,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小琳查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表:
| 入射角 | 0° | 10° | 20° | 30° | 40° | 41.2° | 41.8° | 42° |
| 折射角 | 0° | 15.2° | 30.9° | 48.6° | 74.6° | 81° | 90° | / |
| 反射能量 | 5% | 7% | 26% | 43% | 77% | 84% | 100% | 100% |
(1)光从玻璃斜射向空气时,折射角、反射能量随着入射角的增大而 ,当入射角达到 °时,反射能量达到100%,就发生了全反射。
(2)根据光路可逆原理,当光从空气斜射向玻璃时,折射角 入射角(选填“大于”或“等于”或“小于”);