03光的折射定律
1.“潭清疑水浅”,清澈的潭水看起来浅,实质可能不浅,为安全起见,不要轻易涉足。下列四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
“潭清疑水浅”,清澈的潭水看起来浅,是光从水中斜射入空气中,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看去,觉得潭水变浅了。
故选B。
2.如图所示,远看浅浅的湖水,一旦进入水中后,才发现水的实际深度比看到的要深许多。水对眼睛的这种“欺骗”,对于想游泳的同学存在很大的安全隐患,我们必须要警惕。造成这一现象的主要原因是( )
A.光的直线传播 B.光发生了折射
C.光发生了反射 D.某些人的幻觉
【答案】B
【详解】
河底的光线由水中向空气中传播时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看过去,就会觉得河水变浅了,但河水的实际深度要比人眼看到的深得多,故ACD错误,不符合题意;C正确,符合题意。
故选B。
3.如图所示,一束光射入杯中,在杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,下列说法中正确的是( )
A.杯中水面上升过程中,入射角逐渐增大
B.随着杯中水面的升高,光斑将向右移动
C.随着杯中水面的升高,折射角逐渐变大
D.无法确定光斑移动方向
【答案】B
【详解】
AC.当杯子内逐渐加水时,光的折射程度不变,所以入射角、折射角的大小不变,故A、C错误;
BD.但入射点逐渐抬高且向右移动,由光的折射规律作出的折射光线照射在杯子底的光斑会逐渐向右移动,当水加满后,光斑就停止移动,故B正确,D错误。
故选B。
4.将一支铅笔放入水中,看起来铅笔发生了弯折。下列四幅光路图中,能正确说明铅笔弯折的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】
人看到笔在水中发生了偏折,是因为光由水中进入空气时,在水面发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线看去,就会感觉铅笔“折断”了。
故选D。
5.如图所示,是光在空气和玻璃两种介质中传播情形,下列说法中正确是( )
A.NN′是界面
B.入射角等于40°
C.折射角等于40°
D.MM′的右边是玻璃
【答案】CD
【详解】
A.根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,由图可知NN′上方两条光线与MM′的夹角不相等,所以MM′不是法线,NN′不是界面,即MM′是界面,NN′是法线,故A错误;
B.折射光线与入射光线在法线两侧,所以NN′下方光线为入射光线,与NN′夹角为60°,即入射角等于60°,故B错误;
C.MM′右侧光线为折射光线,与NN′夹角为折射角,角度为
故C正确;
D.入射角等于60°,折射角为40°,折射角小于入射角,所以光线是由空气斜射入玻璃中,所以MM′的右边是玻璃,故D正确。
故选CD。
6.如图所示,将一束激光射到空水槽的底部O点,形成一个光斑。向水槽内逐渐注入适量水,水槽底部的光斑向O点的______侧移动,在此过程中,折射角______(增大/减小/不变,下同),停止注水,增大激光束和水面的夹角,则折射角______。
【答案】左 不变 减小
【详解】
水槽内没有注水时,光沿直线传播,照射到O点,当向水槽內注入适量的水后,光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角,折射光线偏向法线,因此水槽底部光斑移动到O点的左侧。
继续沿水槽壁缓慢注水,折射光线逐渐向左移动,但是入射角不変,折射角的大小也不変。
停止注水,增大激光束和水面的夹角,则入射角减小,折射角随入射角的减小而减小。
7.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将______ (选填“向左移动”“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向______ (选填“会”或“不会”)发生偏折.实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些______;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否______;
(3)如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光逐步偏向法线,折射光也逐步______ (选填“偏向”或“远离”)法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之______ (选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为______度。
【答案】向左移动 会 烟雾(或水雾,合理即可) 在同一平面 偏向 减小 0
【详解】
(1)光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角;小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,光线在水面处发生折射,水槽底部光斑的位置将向左移动,说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生改变。
实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他可以在水面上方喷一些烟雾。
(2)小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
(3)入射光线和法线的夹角是入射角,折射光线和法线夹角是折射角,入射光线靠拢法线,说明入射角减小,折射光线偏向法线,说明折射角也减小。
(4)当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时光线垂直入射不改变传播方向,则此时入射角和折射角都等于0度。
8.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中反射光线是______(用字母表示),折射角等于______度。
【答案】OA 35
【详解】
一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,根据反射定律和折射定律可知,入射光线与反射光线位于法线两边,且入射角等于反射角,图中=,为法线,为界面,又因为光线BO与光线OC不同侧,由此判断光线BO为入射光线,光线OA为反射光线,光线OC为折射光线。
折射角是折射光线与法线的夹角,,由图可知为折射角,得
9.我国是世界上电视用户最多的国家,彩色电视机屏幕上各种艳丽色彩是由红、______、蓝三种光通过适当的比例混合得到的;如图所示,是光由空气斜射入玻璃时发生反射和折射的光路图,图中反射角为______度,MN的______(选填“左边”或“右边”)是玻璃。
【答案】绿 60 右边
【详解】
光的三原色是红、绿、蓝,彩色电视机屏幕上各种艳丽色彩是由红、绿、蓝三种色光通过适当的比例混合得到的。
由光的折射定律可知,折射光线与入射光线分居法线两侧,所以CO是入射光线,OA是反射光线,OB是折射光线;由此可知,入射角是COP=90 30=60,反射角是POA=60折射角是BOQ=30
光线从空气斜射入玻璃,折射角小于入射角,因为BOQ
【答案】2 ② 变大
【详解】
由图知道,∠1等于∠3,所以,①是法线,②是界面,CO是入射光线,OA是反射光线,OB是折射光线。
由于反射角等于入射角,所以,当入射角变小时,反射角变小,折射角也会减小,即反射光线与折射光线的夹角将变大。
11.在探究光的折射规律实验中,某小组同学意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,老师解释说这是光的全反射现象。课后,同学们查到光从某种玻璃射向空气时的一些数据如表1:
表1
玻璃中的入射角i 0 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
空气中的折射角γ 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90°
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
结合光的折射规律和表中信息,回答下列问题:
(1)上表中第二行第一个空格中折射角是______;
(2)光从这种玻璃斜射向空气时,入射角增大,折射角______ (选填 “增大”、“减小”或“不变”);当入射角i≥______时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象;
为了搞清楚不同物质对光的折射能力为什么不同,同学们又查到了光在不同物质中的传播速度数据如表2:
表2
物质 玻璃 酒精 水 冰 空气
光速(m/s) 2.0×108 2.2×108 2.25×108 2.30×108 3.0×108
结合光的折射规律和表中信息,回答下列问题:
(3)折射现象中光路也是可逆的,当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______入射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】0° 增大 41.8° 小于
【详解】
(1)当入射角为0°时,光线垂直于分界面入射,此时折射光线传播方向不变,折射角也为0°。
(2)由表1中的数据可知入射角增大,折射角也增大。
由表1中的数据可知,当入射角增大时,反射能量也增大,当入射角大于等于41.8°时,反射能量达到最大100%,这时就发生了全反射现象。
(3)由表2中的数据可知,光在玻璃中的传播速度小于在空气中的传播速度。而光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角。说明光从传播速度小的介质斜射入传播速度大的介质中时,折射角大于入射角。又因为在折射现象中光路是可逆的,所以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小于入射角。
12.小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,则在F板上________(选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线___________(选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向___________(选填“左”、“右”或“上”)移动。
(3)小明继续用另一只激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明___________。
(4)让一束激光从某玻璃斜射向空气(如图乙)。保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射光消失,只存在入射光与反射光,这种现象叫做光的全反射,如图丙所示。此时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时,只发生反射,不发生折射,根据以上内容可判断:
①当光从空气射向玻璃时___________(填“会”或“不会”)发生光的全反射现象;
②一个三棱镜由上述玻璃制成,一束光垂直于三棱镜的一个面射入,如图丁所示。则关于这束光经过三棱镜后的光路描述,下图中正确的是(______)
A.B.C.D.
【答案】不能 在 左 光的折射现象中,光路是可逆的 不会 D
【详解】
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,即F板和入射光线所在的E板不处在同一平面,则在F板上不能看到折射光,因为此时折射光线和入射光线在同一平面内。
(2)保持入射光不动,继续加水,则入射点向左上方平移,入射角不变故折射角不变,则折射光线向左平移,所以会看到杯底的亮斑B向左移动。
(3)让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明光的折射现象中,光路是可逆的。
(4)当光从空气射向玻璃时折射光线靠近法线处偏折,折射角小于入射角,所以不会发生光的全反射现象。
一束光垂直于三棱镜的一个面射入,则其传播方向不变,接着射到三棱镜的斜边处,作出法线可知入射角为45°,这一角度超过了该玻璃的临界角,所以在斜边处发生全反射现象,如图所示:
故正确的是D项,故选D。
13.某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)在图乙中,使用可折转的光屏,是为了观察折射光线,入射光线和法线是否______;
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和1'、2和2'、3和3'、4和4’分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而______,且折射角______(选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于______度;
(3)光从空气斜射到水面时,为了更精晰地观察到水中光路,可以采用的方法是______;
(4)图丙中当激光从水中沿4'方向射入O点时,折射光线将会沿着______(选其“1”“2”“3”或“4”)的方向射出,说明折射现象中光路是______的。
【答案】在同一平面内 增大 小于 O 向水中加几滴牛奶 4 可逆
【详解】
(1)将光屏的半部分向前后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明入射光线、折射光线、法线共面。这说明使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线、法线是否在同一平面内。
(2)由图丙可以看出,当入射角逐渐减小,则折射角逐渐减小,入射角增大时,折射角也随着增大;即:光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小,且折射角小于入射角。
当光从空气垂直射到水面时,传播方向不变,此时入射角等于0度,折射角等于0度。
(3)为了更清晰地看到光路,应使水稍微混浊一些,可以放入少量的牛奶,就能看到入射光线、反射光线。
(4)在图丙中将光沿着4′方向射入O点时,光在空气中沿着4方向射出,这说明折射光路具有可逆性。
14.某同学在做探究光的折射特点实验,如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。
入射角a 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)分析表中数据,可得出结论:
①光从空气斜射到水面时,将同时发生______和______;
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;
③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总结出了光的折射特点;
(2)该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程中存在一些不足,请简要说明其不足之处:______。
【答案】反射 折射 折射角随入射角的增大而增大 小于 没有换用其他透明介质进行试验(没有研究光从水中射入空气中的情况)
【详解】
(1)①光从空气斜射到水面时,水面相当于一个平面镜,故发生发射现象。
光从空气斜射到水面时,由一种介质进入到另一种介质中,故也发生折射现象。
②由表可知,当入射角逐渐增大时,折射角的角度也增大,因此折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而增大。
为了使实验结论更具有普遍性,可换用其他透明介质进行实验,或者根据光的可逆性,研究光从水中射入空气中的情况,来增加实验结论的可靠性。故存在一些不足为:没有换用其他透明介质进行实验或没有研究光从水中射入空气中的情况。
15.某同学做探究光的折射特点实验,如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,通过实验还得到如表数据:
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)分析表中数据,可得出结论:
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,折射角随入射角的增大而______ (填“增大”“不变”或“减小”),且折射角______ (填“大于”“等于”或“小于”)入射角.当光从空气垂直射到水面时,折射角大小等于______度;
(2)若用激光沿CO方向从水中射入空气,激光在空气中传播的光路是______ (填“OA”或“OB”);激光经过水面反射时的反射角大小等于______ (填“α”“β”或“γ”);
(3)折射光线和入射光线位于 ______的介质中。
【答案】反射 折射 增大 小于 0 OA γ 不同
【详解】
(1)①光从空气斜射到水面时,将同时发生反射和折射现象;
②由表中数据可知,光从空气斜射到水面时,当入射角不断增大时,折射角也随之增大,故折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而增大,且折射角小于入射角。当光从空气垂直射到水面时,折射角等于零。
(2)在光的折射现象中光路是可逆的,所以激光在空气中的光路是OA,光从水中斜射入空气中,反射角等于入射角,所以反射角大小等于γ。
(3)光线是从一种介质中进入另一种介质中,所以折射光线和入射光线分别在不同的介质中。
16.为了探究“光折射时的特点”,如图所示:
(1)让光束沿AO射入杯中时,光束进入水中后会发生偏折。当入射角增大时,折射角______。
(2)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑。保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,观察到杯底的光斑向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)把一枚硬币放入杯底,看到硬币的位置比它实际的位置要偏______(选填“高”或“低”)。
【答案】增大 左 高
【详解】
(1)让光束沿AO射入杯中时,光束进入水中后会发生偏折,由于水对光的折射率大于空气对光的折射率,折射角小于入射角,但当入射角增大时,折射角也会增大。
(2)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑,保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,光的入射点左移,水对光的折射率不变,则也会观察到杯底的光斑向左移动。
(3)硬币反射的光线从水中斜射到空气中发生折射,折射光线远离法线,向下偏折,所以人眼逆着折射光线看上去,看到的硬币的像比硬币的实际位置浅,看到硬币的位置比它实际的位置要偏高。
17.某同学做“探究光的折射特点”实验,他将光从空气射入水中,如图所示是他根据观察到的实验现象画山的光路图,他还通过实验得到如表数据:
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°
根据实验现象,可初步得到如下结论:
光从空气斜射向水中时,在水面处会发生___________现象。
光从空气斜射向水中时,折射角随入射角的变化关系是:___________ ,且折射角___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角。
当光从空气垂直射向水中时,折射角等于___________度。光折射时___________是可逆的。
【答案】折射 入射角增大折射角也增大 小于 0 光路
【详解】
根据实验现象,光从空气斜射向水中时,在水面处会发生折射现象。
光从空气斜射向水中时,入射角始终小于入射角,当入射角α增大时,折射角γ也增大,即折射角随入射角的变化关系是:入射角增大折射角也增大,且折射角小于入射角。
当光从空气垂直射向水中时,入射角为0度,则折射角也等于0度,光折射时光路是可逆的;如果让折射光线从入射光线的位置互换,可以看到光路是可逆的,也就是说,如果在原来折射光线的位置上换成入射光线,则新的折射光线的位置就在原来入射光线的位置上,原来的折射角变成新的入射角,原来的入射角变成新的折射角。
18.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%
分析表中数据并结合所学的光学知识,完成以下填空:
(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)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”),你的判断依据是______。
【答案】增大(或增加) 41.8 小于 在折射现象中光路可逆
【详解】
(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增大;
当入射角达到41.8°时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象。
(2)光在发生折射时光路具有可逆性,则据此即可确定光从空气斜射向玻璃时,折射角与入射角的关系。根据光路可逆原理,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角。
19.某小组同学在研究光的折射规律时,记录的实验数据如下表所示:
序号 传播路径 入射角 折射角 序号 传播路径 入射角 折射角
1 空气到水 30° 20° 6 空气到 玻璃 30° 18°
2 45° 30° 7 45° 25°
3 60° 45° 8 60° 38°
4 水到 空气 20° 30° 9 玻璃到 空气 25° 45°
5 30° 45° 10 38° 60°
请仔细观察并分析上表的实验数据,归纳实验结论。
(1)分析实验序号1、2或3(或6、7或8)可以得出的初步结论是:当光从一种介质斜射入另一种介质时,______;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或6、7和8)中折射角随入射角的变化关系,可得出的初步结论是当光从空气斜射入其它介质时,______;
(3)分析比较实验序号1、2或3(或6、7或8)中折射角与入射角的大小关系,可得出的初步结论是当______;
(4)分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据,可以发现______。
【答案】传播方向发生改变 折射角随着入射角的增大而增大 光从空气斜射入其它介质时,折射角小于入射角 折射时光路是可逆的
【详解】
(1)分析实验序号1、2或3(或6、7或8)可以得出的初步结论是:当光从一种介质斜射入另一种介质时,折射角不等于入射角,说明光的传播方向发生改变。
(2)分析实验序号1、2或3(或6、7或8)可以得出的初步结论是:当光从空气斜射入其它介质时,当入射角增大时,折射角也随之增大。
(3)分析实验序号1、2或3(或6、7或8)可以得出的初步结论是:当光从空气斜射入其它介质时,折射角小于入射角。
(4)分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据,可以发现折射时光路是可逆的。
20.某小组同学在“研究光的折射规律”的实验中,按正确的方法安装和调节好实验装置。他们使光从空气斜射入水中,按表一中的入射角i依次进行了三次实验,并将相应的折射角r记录在表一中。然后他们使光从空气斜射入玻璃中,重复上述实验,并将数据记录在表二中。
表一(空气斜射入水)
实验序号 入射角(度) 折射角(度)
1 23.0 17.5
2 36.0 26.7
3 51.0 36.9
表二(空气斜射入玻璃)
实验序号 入射角(度) 折射角(度)
4 23.0 15.0
5 36.0 23.0
6 51.0 31.3
(1)分析比较实验序号______ 数据中的入射角i与折射角r变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:光从空气斜射入其它介质,折射角随入射角的增大而增大
(2)分析比较实验序号1与4或(2与5、3)与数据中的入射角i与折射角r的关系及相关条件,可得出的初步结论是:______ 。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二中的数据及相关条件,并归纳得出结论______ 。
【答案】1、2、3(或4、5、6) 光从空气斜射入水、玻璃中,当入射角一定时,在玻璃中的折射角总是小于水中的折射角 不同介质对光的偏折程度不相同
【详解】
(1)由表一或表二可得,入射角逐渐增大时,折射角随之增大,因此根据序号1、2、3(或4、5、6)可以得出光从空气斜射入其它介质,折射角随入射角的增大而增大。
(2)分析比较实验序号1与或2与4(5、3与6)数据可得:光从空气斜射入水、玻璃中,当入射角一定时,在玻璃中的折射角总是小于水中的折射角。
(3)分析表一或表二中入射角和折射角的关系可以发现,入射角相同时,折射角不同,说明不同介质对光的偏折程度不相同。03光的折射定律
1.“潭清疑水浅”,清澈的潭水看起来浅,实质可能不浅,为安全起见,不要轻易涉足。下列四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,远看浅浅的湖水,一旦进入水中后,才发现水的实际深度比看到的要深许多。水对眼睛的这种“欺骗”,对于想游泳的同学存在很大的安全隐患,我们必须要警惕。造成这一现象的主要原因是( )
A.光的直线传播 B.光发生了折射
C.光发生了反射 D.某些人的幻觉
3.如图所示,一束光射入杯中,在杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,下列说法中正确的是( )
A.杯中水面上升过程中,入射角逐渐增大
B.随着杯中水面的升高,光斑将向右移动
C.随着杯中水面的升高,折射角逐渐变大
D.无法确定光斑移动方向
4.将一支铅笔放入水中,看起来铅笔发生了弯折。下列四幅光路图中,能正确说明铅笔弯折的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,是光在空气和玻璃两种介质中传播情形,下列说法中正确是( )
A.NN′是界面
B.入射角等于40°
C.折射角等于40°
D.MM′的右边是玻璃
6.如图所示,将一束激光射到空水槽的底部O点,形成一个光斑。向水槽内逐渐注入适量水,水槽底部的光斑向O点的______侧移动,在此过程中,折射角______(增大/减小/不变,下同),停止注水,增大激光束和水面的夹角,则折射角______。
7.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将______ (选填“向左移动”“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向______ (选填“会”或“不会”)发生偏折.实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些______;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否______;
(3)如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光逐步偏向法线,折射光也逐步______ (选填“偏向”或“远离”)法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之______ (选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为______度。
8.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中反射光线是______(用字母表示),折射角等于______度。
9.我国是世界上电视用户最多的国家,彩色电视机屏幕上各种艳丽色彩是由红、______、蓝三种光通过适当的比例混合得到的;如图所示,是光由空气斜射入玻璃时发生反射和折射的光路图,图中反射角为______度,MN的______(选填“左边”或“右边”)是玻璃。
10.光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示,其中折射角为∠___(选填“1”、“2”或“3”),分界面为________(选填“①”或“②”)。当入射角减小时,反射光线与折射光线的夹角将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
11.在探究光的折射规律实验中,某小组同学意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,老师解释说这是光的全反射现象。课后,同学们查到光从某种玻璃射向空气时的一些数据如表1:
表1
玻璃中的入射角i 0 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
空气中的折射角γ 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90°
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
结合光的折射规律和表中信息,回答下列问题:
(1)上表中第二行第一个空格中折射角是______;
(2)光从这种玻璃斜射向空气时,入射角增大,折射角______ (选填 “增大”、“减小”或“不变”);当入射角i≥______时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象;
为了搞清楚不同物质对光的折射能力为什么不同,同学们又查到了光在不同物质中的传播速度数据如表2:
表2
物质 玻璃 酒精 水 冰 空气
光速(m/s) 2.0×108 2.2×108 2.25×108 2.30×108 3.0×108
结合光的折射规律和表中信息,回答下列问题:
(3)折射现象中光路也是可逆的,当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______入射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
12.小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,则在F板上________(选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线___________(选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向___________(选填“左”、“右”或“上”)移动。
(3)小明继续用另一只激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明___________。
(4)让一束激光从某玻璃斜射向空气(如图乙)。保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射光消失,只存在入射光与反射光,这种现象叫做光的全反射,如图丙所示。此时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时,只发生反射,不发生折射,根据以上内容可判断:
①当光从空气射向玻璃时___________(填“会”或“不会”)发生光的全反射现象;
②一个三棱镜由上述玻璃制成,一束光垂直于三棱镜的一个面射入,如图丁所示。则关于这束光经过三棱镜后的光路描述,下图中正确的是(______)
A.B.C.D.
13.某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)在图乙中,使用可折转的光屏,是为了观察折射光线,入射光线和法线是否______;
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和1'、2和2'、3和3'、4和4’分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而______,且折射角______(选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于______度;
(3)光从空气斜射到水面时,为了更精晰地观察到水中光路,可以采用的方法是______;
(4)图丙中当激光从水中沿4'方向射入O点时,折射光线将会沿着______(选其“1”“2”“3”或“4”)的方向射出,说明折射现象中光路是______的。
14.某同学在做探究光的折射特点实验,如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。
入射角a 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)分析表中数据,可得出结论:
①光从空气斜射到水面时,将同时发生______和______;
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;
③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总结出了光的折射特点;
(2)该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程中存在一些不足,请简要说明其不足之处:______。
15.某同学做探究光的折射特点实验,如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,通过实验还得到如表数据:
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)分析表中数据,可得出结论:
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,折射角随入射角的增大而______ (填“增大”“不变”或“减小”),且折射角______ (填“大于”“等于”或“小于”)入射角.当光从空气垂直射到水面时,折射角大小等于______度;
(2)若用激光沿CO方向从水中射入空气,激光在空气中传播的光路是______ (填“OA”或“OB”);激光经过水面反射时的反射角大小等于______ (填“α”“β”或“γ”);
(3)折射光线和入射光线位于 ______的介质中。
16.为了探究“光折射时的特点”,如图所示:
(1)让光束沿AO射入杯中时,光束进入水中后会发生偏折。当入射角增大时,折射角______。
(2)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑。保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,观察到杯底的光斑向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)把一枚硬币放入杯底,看到硬币的位置比它实际的位置要偏______(选填“高”或“低”)。
17.某同学做“探究光的折射特点”实验,他将光从空气射入水中,如图所示是他根据观察到的实验现象画山的光路图,他还通过实验得到如表数据:
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°
根据实验现象,可初步得到如下结论:
光从空气斜射向水中时,在水面处会发生___________现象。
光从空气斜射向水中时,折射角随入射角的变化关系是:___________ ,且折射角___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角。
当光从空气垂直射向水中时,折射角等于___________度。光折射时___________是可逆的。
18.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%
分析表中数据并结合所学的光学知识,完成以下填空:
(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)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”),你的判断依据是______。
19.某小组同学在研究光的折射规律时,记录的实验数据如下表所示:
序号 传播路径 入射角 折射角 序号 传播路径 入射角 折射角
1 空气到水 30° 20° 6 空气到 玻璃 30° 18°
2 45° 30° 7 45° 25°
3 60° 45° 8 60° 38°
4 水到 空气 20° 30° 9 玻璃到 空气 25° 45°
5 30° 45° 10 38° 60°
请仔细观察并分析上表的实验数据,归纳实验结论。
(1)分析实验序号1、2或3(或6、7或8)可以得出的初步结论是:当光从一种介质斜射入另一种介质时,______;
(2)分析比较实验序号1、2和3(或6、7和8)中折射角随入射角的变化关系,可得出的初步结论是当光从空气斜射入其它介质时,______;
(3)分析比较实验序号1、2或3(或6、7或8)中折射角与入射角的大小关系,可得出的初步结论是当______;
(4)分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据,可以发现______。
20.某小组同学在“研究光的折射规律”的实验中,按正确的方法安装和调节好实验装置。他们使光从空气斜射入水中,按表一中的入射角i依次进行了三次实验,并将相应的折射角r记录在表一中。然后他们使光从空气斜射入玻璃中,重复上述实验,并将数据记录在表二中。
表一(空气斜射入水)
实验序号 入射角(度) 折射角(度)
1 23.0 17.5
2 36.0 26.7
3 51.0 36.9
表二(空气斜射入玻璃)
实验序号 入射角(度) 折射角(度)
4 23.0 15.0
5 36.0 23.0
6 51.0 31.3
(1)分析比较实验序号______ 数据中的入射角i与折射角r变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:光从空气斜射入其它介质,折射角随入射角的增大而增大
(2)分析比较实验序号1与4或(2与5、3)与数据中的入射角i与折射角r的关系及相关条件,可得出的初步结论是:______ 。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二中的数据及相关条件,并归纳得出结论______ 。