Question

10．為了探究光的反射和折射規(guī)律，小名設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)：把一束激光從某種玻璃中射向空氣，保持入射點(diǎn)不動(dòng)，改變?nèi)肷浣牵�每次增�?0°），觀察反射光線和折射光線的變化，并記錄了入射角α、反射角β、折射角γ．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小名發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象，當(dāng)把入射角增大到45°時(shí)，發(fā)現(xiàn)折射光線突然消失了，把入射角減小為40⁰時(shí)折射光線又出現(xiàn)了．他以為是實(shí)驗(yàn)儀器發(fā)生了什么問(wèn)題，經(jīng)檢查儀器一切正常．又試了幾次結(jié)果還是一樣，但又有了新的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)折射光線消失后反射光線的亮度比有折射光線時(shí)明顯增強(qiáng)．這是怎么一回事呢？小名請(qǐng)教了物理老師，老師告訴他：光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣，入射角增大時(shí)，折射光線離法線越來(lái)越遠(yuǎn)，而且越來(lái)越弱；當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線完全消失，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做臨界角λ．聽(tīng)了老師的話，小名產(chǎn)生了濃厚的興趣，他還想知道這種玻璃的臨界角是多少，玻璃和水的臨界角相等嗎，于是他重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（從40°開(kāi)始，入射角每次增加0.2°）．下面是小名的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
表1 光從玻璃射向空氣時(shí)入射角、反射角和折射角的關(guān)系（單位：度）

α/度	0	10	20	30	40	…	41	41.2	41.4	41.6	41.8	42
β度	0	10	20	30	40	…	42	41.2	41.4	41.6	41.8	42
γ度	0	15.2	30.9	48.6	74.6	…	79.8	81.1	82.7	84.8	90	？

表2  光從水射向空氣時(shí)入射角、反射角和折射角的關(guān)系（單位：度）

α/度	0	10	20	30	40	…	45	…	48.2	48.4	48.6	50
β度	0	10	20	30	40	…	45	…	48.2	48.4	48.6	50
γ度	0	13.4	27.0	41.7	58.7	…	70.1	…	82.7	84.0	90	？

仔細(xì)考察小名的探究過(guò)程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)你針對(duì)“當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線完全消失”這一物理現(xiàn)象，給它一個(gè)合適的名字叫光的全反射（全折射/全反射）；
（2）玻璃的臨界角41.8度，水的臨界角48.6度；
（3）光從玻璃射向空氣，入射角增大時(shí)（入射角小于臨界角），反射光越來(lái)越強(qiáng)（強(qiáng)/弱）；
（4）光從空氣射向玻璃，入射角增大，折射光線不可能（可能/不可能） 完全消失；
（5）如圖2是一塊玻璃三棱鏡（等腰直角），周圍是空氣，一束光垂直于一個(gè)直角面射向三棱鏡畫出這束光的光路圖．

Answer 1

分析 （1）光由光密（即光在此介質(zhì)中的折射率大的）介質(zhì)射到光疏（即光在此介質(zhì)中折射率小的）介質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原介質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象，叫做全反射．
（2）由表1光從玻璃射向空氣時(shí)入射角與反射角、折射角的關(guān)系，可知當(dāng)入射角為41.8°時(shí)，折射光線消失了．
由表2光從水射向空氣時(shí)入射角與反射角、折射角的關(guān)系，可知當(dāng)入射角為48.6°時(shí)，折射光線消失了．
（3）根據(jù)光的反射和折射規(guī)律可以判斷，當(dāng)光從小于臨界角向臨界角靠近時(shí)，其光線強(qiáng)弱的變化．
（4）根據(jù)折射角和入射角的關(guān)系進(jìn)行分析，即當(dāng)折射角大于入射角時(shí)，并且入射角又等于臨界角時(shí)，才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．
（5）當(dāng)光從一種透明介質(zhì)垂直射入另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向不變．當(dāng)光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角．據(jù)此畫出光路圖．

解答 解：（1）光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣并且當(dāng)入射角增大到某一個(gè)值時(shí)折射光線突然消失時(shí)，
說(shuō)明光被全部反射回來(lái)了，故答案為：全反射．
（2）由表1可以知道，當(dāng)入射角為41.8°時(shí)，折射光線消失了，所以玻璃的臨界角為41.8°，
由表2可以知道，當(dāng)入射角為48.6°時(shí)，折射光線消失了，所以水的臨界角為48.6°．
（3）當(dāng)入射光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射，同時(shí)也發(fā)生反射，所以反射光線要比入射光線暗一些，而當(dāng)光從小于臨界角向臨界角靠近，當(dāng)折射光線消失后，發(fā)生了全反射，所以反射光線亮度增強(qiáng)了．
（4）因?yàn)楣鈴目諝庑鄙淙氩Ａе袝r(shí)，折射角永遠(yuǎn)小于入射角，因此折射光線不能完全消失．
（5）光線從空氣進(jìn)入玻璃時(shí)，因是垂直照射，所以方向不變；當(dāng)從玻璃中斜射入空氣時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線，其大致路徑如下圖：

故答案為：（1）全反射；
（2）41.8；48.6；
（3）強(qiáng)；
（4）不可能；
（5）見(jiàn)上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了光的折射現(xiàn)象以及光的全反射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，要讀數(shù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，并能總結(jié)出相應(yīng)的結(jié)論加以運(yùn)用．同時(shí)還考查了光的折射的光路圖，有一定綜合性．