Question

12．某小組選用了圖1甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”．

（1）使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了觀察折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)是否在同一平面內(nèi)．
（2）光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，不斷改變?nèi)肷浣�，讀出刻度盤(pán)上對(duì)應(yīng)的折射角，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)在圖1丙中，其中1和1′、2和2′…4和4′分別表示各次入射光線(xiàn)和對(duì)應(yīng)的折射光線(xiàn)的位置．由此可得出，光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于（選填“大于”、“等于”“小于”）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射入水中時(shí)，折射角等于0度．
（3）在探究中，小組成員小明同學(xué)提出了一個(gè)猜想：光從空氣斜射進(jìn)入不同透明介質(zhì)發(fā)生的折射程度是否都相同？
于是小明提出如下實(shí)驗(yàn)方案：先讓一束入射光從空氣直接斜射入透明的空水槽中，記錄下光斑位置（如下圖2所示）；接著分別倒入水和油，記錄對(duì)應(yīng)的光斑位置，再通過(guò)分析就可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論．經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為這一方案是可行的，于是進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)．
①要實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)，他們應(yīng)選擇圖2中的B和D（選填字母序號(hào)）兩圖示實(shí)驗(yàn)；
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們?cè)谒�槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，這樣做的目的是為了記錄每一次光斑的位置．
③某小組同學(xué)正確實(shí)驗(yàn)后，所記錄的三次光斑的相對(duì)位置如圖2所示，經(jīng)分析可知：光從空氣斜射入水和油時(shí)，油對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大．

Answer 1

分析 （1）光屏可以顯示光的傳播路徑，還可以利用可折轉(zhuǎn)的光屏確定折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)和法線(xiàn)是否在同一平面內(nèi)．
（2）光的折射規(guī)律：折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi)，折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)兩側(cè)；光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)，折射角小于入射角；光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣，折射角大于入射角；光線(xiàn)從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向不改變．
（3）①實(shí)驗(yàn)的目的是探究水和油對(duì)光的偏折本領(lǐng)，因此需要控制入射角和液面的高度相同；
②為了把液體對(duì)光線(xiàn)的偏折程度體現(xiàn)出來(lái)，需要在水槽底部貼上刻度尺，記錄折射光線(xiàn)照射在水槽底部的光斑的位置；
③通過(guò)記錄的位置，和空氣中照射點(diǎn)光斑相比較，距離空氣中光斑越遠(yuǎn)，說(shuō)明對(duì)光的偏折本領(lǐng)越大．

解答 解：（1）將光屏的半部分向前后翻折，就不會(huì)看到折射光線(xiàn)，只有當(dāng)整個(gè)光屏為一平面時(shí)，才能夠看到折射光線(xiàn)，說(shuō)明入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)、法線(xiàn)共面；
這說(shuō)明使用可折轉(zhuǎn)的光屛，是為了觀察折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)是否在同一平面內(nèi)．
（2）由圖1丙可以看出，當(dāng)入射角逐漸減小，則折射角逐漸減小，入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大；
即：光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增大而增大，隨入射角的減小而減小，且折射角小于入射角．
當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，傳播方向不變，此時(shí)入射角等于0度，折射角也等于0度．
（3）①根據(jù)控制變量法的思想，要探究水和油對(duì)光的偏折本領(lǐng)大小，必須控制入射角和液面的高度相同，符合條件的有B、D兩圖；
②在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，目的是為了記錄液體對(duì)光的偏折的光斑的位置，比較液體對(duì)光的偏折程度，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法的思想；
③根據(jù)記錄，油中光斑的位置距離空氣中的光斑比較遠(yuǎn)，因此油對(duì)光線(xiàn)的偏折程度大，對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大．
故答案為：（1）在同一平面內(nèi)；（2）增大；小于；0；（3）①B、D；②記錄每一次光斑的位置；③油．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查光的折射定律，首先要熟練掌握光的折射規(guī)律的內(nèi)容，提高學(xué)生要利用圖片或表格進(jìn)行分析總結(jié)光的折射規(guī)律的能力是關(guān)鍵．