實(shí)驗(yàn)4探究光的折射特點(diǎn)基礎(chǔ)考點(diǎn)梳理1.實(shí)驗(yàn)裝置圖2.實(shí)驗(yàn)器材：無色透明的塑料或玻璃水槽、清水、激光筆、光屏、量角器．3.實(shí)驗(yàn)過程（1）使光線顯示明顯的方法：在水面上方噴煙霧或在水中滴幾滴牛奶（2）使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具普遍性的操作：①改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行多次測量；②將水換成其他介質(zhì)（酒精、玻璃磚等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角.當(dāng)入射角增大時，折射角也增大.當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時，傳播方向不變.典型例題賞析1．在探究小孔成像的實(shí)驗(yàn)中，小明用一個空的易拉罐，在其底部中央開一個小圓孔，并將其頂部剪去，蒙上一層半透明薄膜。將點(diǎn)燃的蠟燭按圖1甲的位置放置在小孔的前方：（1）為讓實(shí)驗(yàn)效果更明顯，應(yīng)該在黑暗（選填“明亮”或“黑暗”）的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；（2）實(shí)驗(yàn)中小明利用此裝置可以看到燭焰在半透明膜上成的像倒立（選填“正立”或“倒立”）的像，此成像的原理是光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播；（3）小明增大蠟燭與小孔之間的距離，在半透明膜上成的是變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（4）若將實(shí)驗(yàn)的小孔變?yōu)槿切蔚男】?，則光屏上的像的形狀會①（①“不變”、②“變?yōu)槿切巍被颌邸白優(yōu)檎叫巍?。填序號）；?）如圖1乙所示，讓一束平行光垂直于水平地面MN射下，A為小鐵球（大小可不計(jì)）。若小球在豎直平面內(nèi)沿圖中半徑為R的圓形虛線軌跡運(yùn)動，關(guān)于小球的影子在地面MN上運(yùn)動的軌跡，下列說法正確的是D；A.軌跡為圓形，半徑為RB.軌跡為直線，軌跡的長度為RC.軌跡為圓形，半徑為2RD.軌跡為真線，軌跡的長度為2R（6）如圖2中“坐井觀天”講述的是青蛙在井底（沒有水）能看到一部分天空的故事，能正確表示青蛙通過井口觀察到的范圍的圖像是A。【解答】解：（1）燭焰是成像物體，在明亮的環(huán)境中，燭焰和明亮環(huán)境的對比度降低，成像不太清晰，故該實(shí)驗(yàn)在較暗的環(huán)境下效果更好；（2）蠟燭在塑料薄膜上所成的像是倒立的實(shí)像，其成像的原理是光的直線傳播；（3）小明增大蠟燭與小孔之間的距離，由于孔到薄膜的距離一定，則在半透明膜上成的像將變?。唬?）小孔成像中像的形狀跟物體的形狀有關(guān)，跟小孔的形狀無關(guān)，所以將實(shí)驗(yàn)的小孔變?yōu)槿切蔚男】?，則光屏上的像的形狀不會改變；（5）根據(jù)光沿直線傳播的規(guī)律可知，當(dāng)小球分別在軌跡的最左邊和最右邊時，通過小球做豎直向下的直線，它們與地面的交點(diǎn)就是光線能夠射到地面上的最左邊和最右邊的范圍，二者之間的部分就是影子運(yùn)動的范圍，如下圖所示，故D正確；（6）“坐井觀天”講述的是青蛙在井底只能看到一小部分天空，是根據(jù)光的直線傳播來解釋，所以正確的解釋是A；故答案為：（1）黑暗；（2）倒立；光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播；（3）變?。唬?）①；（5）D；（6）A。2．為探究光的折射現(xiàn)象，小明在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)光路繪制了如圖甲所示的光路圖，此圖中，光線從空氣射入某種透明物質(zhì)，在分界面處發(fā)生反射和折射，其中AE⊥CG，∠4＝∠5，則HF為折射光線。空氣在界面的下（選填“上”、“下”、“左”或“右”）側(cè)，為進(jìn)一步探究光的折射規(guī)律，小明讓入射光從玻璃射向空氣，得到表格：入射角i0°10°20°30°40°41.8°50°折射角r0°15.2°30.9°48.6°81°90°反射能量5%7%26%43%84%100%100%（1）根據(jù)表格，他發(fā)現(xiàn)光的折射現(xiàn)象一般都會伴隨著反射現(xiàn)象的發(fā)生，當(dāng)入射角增大時，反射光線和折射光線的夾角減?。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”）；（2）當(dāng)入射角i＝42°時，光線不能（選填“能”或“不能”）從玻璃中傳播到空氣中；（3）當(dāng)入射角i≥41.8°時，折射光消失，反射光會變得更亮，請教老師后，他知道此時發(fā)生的現(xiàn)象叫做“全反射”；圖乙中的圖線a（選填“a”或“b”）反映了上述實(shí)驗(yàn)中的兩角關(guān)系。（4）進(jìn)一步推論可知，根據(jù)折射現(xiàn)象中光路可逆原理可以判斷：如果光從空氣射向玻璃，滿足一定角度條件時不能（選填“能”或“不能”）發(fā)生全反射現(xiàn)象?！窘獯稹拷猓阂阎狝E⊥CG，則AE和CG有可能是界面。根據(jù)∠4＝∠5可知，AE下方發(fā)生了光的反射，可確定CG是法線，AE是界面，因?yàn)榉瓷涔饩€、折射光線都位于法線的同一側(cè)，則BH為入射光線，HD為反射光線，HF為折射光線，所以∠1是折射角，∠4是反射角，∠5是入射角；由折射角小于入射角，即∠1＜∠5，所以AE的下方是空氣，上方是某種透明介質(zhì)。（1）因?yàn)榉瓷浣堑扔谌肷浣牵?dāng)入射角增大時，反射角隨之增大，由表中數(shù)據(jù)可知：入射角增大折射角也增大，反射光線和折射光線的夾角＝180度﹣反射角﹣折射角，所以當(dāng)入射角增大時，反射光線和折射光線的夾角變?。唬?）發(fā)生全反射時，沒有折射光線，當(dāng)入射角i＝42°時，發(fā)生全反射，光線不能從玻璃中傳播出來；（3）由表格數(shù)據(jù)可知：入射角增大折射角也增大，當(dāng)入射角等于41.8°時，反射能量達(dá)到100%，就發(fā)生了全反射現(xiàn)象；折射角隨著入射角的增大而增大，但折射角總大于入射角，而圖b中，當(dāng)入射角等于45°時，折射角也等于45°，a圖象中的折射角始終大于入射角且折射角能達(dá)到90°，因此圖a反映了折射角與入射角的關(guān)系；（4）由表中數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論，要發(fā)生全反射，入射角要小于折射角，若光從空氣斜射向玻璃，則入射角大于折射角，不能發(fā)生全反射。故答案為：HF；下；（1）減?。唬?）不能；（3）41.8；a；（4）不能。3．小明同學(xué)在探究光的反射和折射規(guī)律時，用玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，并測量一些數(shù)據(jù)填寫下表（但反射角三個數(shù)據(jù)漏填寫），在坐標(biāo)軸上描點(diǎn)如圖1所示。入射角（i）0°10°20°30°40°41.2°折射角（r）0°15.2°30.9°48.6°74.6°81°反射角（r）0°10°20°（1）分析表中數(shù)據(jù)可知光從A（選填“A”或“B”）傳播；A.玻璃到空氣B.空氣到玻璃（2）分析表中數(shù)據(jù)，補(bǔ)充表中剩余反射角的三個數(shù)據(jù)分別是30°、40°、41.2°；（3）推斷出入射角大于60°時，能不能找到折射光線？不能。（4）由表格數(shù)據(jù)可知：圖1中圖線a（選填“a”“b”或“c”，下同）反映了上述實(shí)驗(yàn)中的入射角與折射角關(guān)系；圖線b反映入射角與反射角關(guān)系。（5）如圖2所示，當(dāng)θ增大5°，入射光線與反射光線的夾角將增大（選填“增大”或“減小”）10°。（6）小明想利用紫光探究光的反射定律，他利用三棱鏡和遮光板將陽光中的紫光分離出來，如圖3所示，三種遮擋方法最有可能得到紫光的是3。（選填“1”“2”或“3”）【解答】解：（1）分析表中數(shù)據(jù)可知，折射角大于入射角，由光的折射規(guī)律可知光從玻璃進(jìn)入空氣，故A正確，B錯誤；（2）在光的反射現(xiàn)象中，反射角等于入射角，則余下的反射角的三個數(shù)據(jù)分別是：30°、40°、41.2°。（3）分析表中數(shù)據(jù)可知，折射角大于入射角，且入射角增大相同的角度時，折射角增大的角度逐漸增大，當(dāng)入射角為41.2°時，折射角已經(jīng)達(dá)到81°，所以可推斷出入射角大于60°時，此時折射角會等于90°，則不能找到折射光線，此時發(fā)生全反射。（4）由表格數(shù)據(jù)可知：圖1中圖線a反映了上述實(shí)驗(yàn)中的入射角與折射角的關(guān)系，因?yàn)檎凵浣窃龃蟮酶?；圖線b反映入射角與反射角的關(guān)系，因?yàn)榉瓷浣堑扔谌肷浣?。?）如圖2所示，當(dāng)θ增大5°，即入射角增大5°，則反射角也增大5°，所以入射光線與反射光線的夾角將增大10°。（6）在光的色散現(xiàn)象中，光屏上自上而下出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的色帶，因?yàn)樽瞎獾钠鄢潭茸畲?，在光屏的最下面，所以圖3中第3種遮擋方法最有可能得到紫光。故答案為：（1）A；（2）30°、40°、41.2°；（3）不能；（4）a；b；（5）增大；10；（6）3。4．在驗(yàn)證“光的折射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，小華同學(xué)利用激光筆、水槽、水和一個可繞ON折轉(zhuǎn)的光屏進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇表面較粗糙（選填“光滑”或“粗糙”）的光屏來承接光路，打開激光光源，當(dāng)光從空氣射入水中時，傳播方向不一定（選填“一定”或“不一定”）發(fā)生改變；（2）光屏上呈現(xiàn)的光路如圖所示，小華在光屏上記錄下光路并標(biāo)出了此時的入射角和折射角，據(jù)此她得出：光從空氣斜射入水中時，折射角大于入射角這一錯誤結(jié)論，小華得出該錯誤結(jié)論的原因是把折射光線和界面之間的夾角當(dāng)成了折射角；（3）小華將折射光線所在的半個光屏向后折轉(zhuǎn)一個角度，她這樣操作的目的是為了驗(yàn)證折射光線與入射光線和法線是否在同一平面；（4）解決第（2）問的錯誤后，保持入射光線不變，向水槽中緩慢地持續(xù)加水，小華發(fā)現(xiàn)折射光線在水槽底部形成的光斑逐漸向左移動，于是她認(rèn)為折射角在逐漸變小。她的觀點(diǎn)是否正確？不正確（選填“正確”或“不正確”）。（5）小華測得如下表所示的兩組數(shù)據(jù)：表一：光從空氣斜射入水中序號123入射角α/°304560折射角γ/°223240表二：光從水中斜射入空氣中序號123入射角α/°22◆40折射角γ/°304560①表二中“◆”數(shù)據(jù)被遮擋住看不到，由表中信息可知這個數(shù)據(jù)是32；②如果小華在探究光從空氣斜射入水中的折射規(guī)律時，完成了第4次實(shí)驗(yàn)，入射角是40°，折射角可能是B；A．20°B．28°C．35°D．60°【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇表面較粗糙的光屏來承接光路，打開激光光源，當(dāng)光從空氣射入水中時，傳播方向不一定發(fā)生改變；因?yàn)楣獯怪苯缑嫒肷鋾r，傳播方向不變。（2）光屏上呈現(xiàn)的光路如圖所示，小華在光屏上記錄下光路并標(biāo)出了此時的入射角和折射角，據(jù)此她得出：光從空氣斜射入水中時，折射角大于入射角這一錯誤結(jié)論，小華得出該錯誤結(jié)論的原因是：把折射光線和界面之間的夾角當(dāng)成了折射角。（3）小華將折射光線所在的半個光屏向后折轉(zhuǎn)一個角度，她這樣操作的目的是為了驗(yàn)證：折射光線與入射光線和法線是否在同一平面。（4）解決第（2）問的錯誤后，保持入射光線不變，向水槽中緩慢地持續(xù)加水，小華發(fā)現(xiàn)折射光線在水槽底部形成的光斑逐漸向左移動，于是她認(rèn)為折射角在逐漸變小。她的觀點(diǎn)是不正確的，因?yàn)槿肷浣遣蛔儯凵浣且矐?yīng)該不變。（5）①根據(jù)在折射中，光路是可逆的，分析表格中的數(shù)據(jù)：光從空氣斜射入水中，當(dāng)入射角