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【专题复习08】 探究光的折射定率 实验探究题
一、实验与探究题
1．小新在利用光具盘探究光从玻璃(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时的光路，发现光具盘上能呈现入射光线、反射光线与折射光线。当光沿某个方向从半圆形玻璃砖射向空气时，折射光线消失而反射光线却变得更亮。老师告诉他这是光的“全反射”现象，即只有当光由光密介质斜射入光疏介质，且入射角大于或等于某一角度时才会发生全反射现象。小新查阅资料并在老师的指导下展开如图的探究实验，实验甲数据记录如表所示。
玻璃中的入射角α/° 0 10 20.7 30 40 41.2 41.8 42
空气中的折射角β/° 0 15.2 30 45 74.6 81 90 /
反射能量占入射能量的百分比/% 5 7 26 43 77 84 100 100
（1）分析以上数据可知光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的增大而　 　。
（2）用图乙实验来模拟演示光纤原理，小新应选择　 　(选填“明亮”或“昏暗”)的实验环境。实验时，水流进入脸盆处有一光斑，这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而　 　(选填“变亮”或“变暗”)。
（3）制成图丙所示的光纤，可以用光密介质做成　 　(选填“内芯”或“外套”)。
2．学习了“光的折射”的相关知识后，小科将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”，小科想进一步探究光的“偏折比”的影响因素。他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验：
实验一：在水槽顶部固定一激光笔，打开激光笔的红色光，用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为A，接着向水槽中加入一定量的清水，用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为B；
实验二：将图甲中的水换成等体积的酒精。打开激光笔的红色光，用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为C；
实验三：将实验二中激光笔的红色光切换成蓝色光，用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为D。
（1）由实验一可知，光从空气斜射入水中，“偏折比”　 　1(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
（2）由实验二可知，当光从空气分别斜射入水和酒精两种介质时，“偏折比”较大的介质是　 　；
（3）由实验三可得出的结论是：　 　；
（4）通过实验，小科发现，在介质种类相同时，入射角大小不变，折射角的大小也不变，即“偏折比”不变。请在图丙中画出：水面高度增加h后激光折射的光路图。
3．在学习了“光的折射”的相关知识后，小宁想进一步探究光的侧折能力与溶液的浓度之间的关系，他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验：
①在水槽顶部固定一激光笔，打开激光笔，用记号笔标记水槽底部的白纸上光点的位置为A。
②向水槽中加入一定量的清水，用记号笔标记光折射后在白纸上的光点位置为B。
③继续向水槽中加入10克蔗糖，待蔗糖完全溶解后，用记号笔标记此时白纸上的光点位置为C。
④重复步骤③，标记光点位置为 D.实验结果如图乙。
（1）为减小加入蔗糖后液面高低变化对实验结果的影响，应选择图丙中的装置　 　(填“1”或“Ⅱ”) ，
（2）实验中，小明通过　 　来判断光的偏折能力。
（3）小宁在实验中发现B、C、D三个光点之间距离很小，若要增大它们之间的距离，使实验现象更明显，不改变其他条件，应　 　(填“增加”或“降低”)液面的高度。
4．小科同学在探究“光在不同介质之间的折射规律”时，用到的器材及实验装置如图甲所示。他先探究了光由空气进入玻璃的情形，并将得到的实验数据记录在表中：
入射角α/° 0 15 30 45 60 75 90
折射角γ/° 9.8 19.7 28.3 35.3 40.6 41.8
（1）表格中“ ”处的数据是　 　。
（2）根据表格中的实验数据可以得出的结论是　 (任写一点)。
（3）调整玻璃砖与激光笔的位置，使光线由玻璃进入空气；当入射角为30°时，根据光路可逆的特点，分析可知此时折射角γ的大小范围大致在　 　之间。
（4）小科实验时发现，当光从玻璃射向空气，且入射角增大到41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，即出现光的全反射，此时的入射角叫做这种物质的临界角。现有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，如图乙所示，则关于这束光经过三棱镜后的光路图，其中正确的是　 　(填字母编号)。
5．小明利用半圆形玻璃砖“探究光折射时的特点”，让光源发出的一束光从空气斜射入玻璃，观察到光束的径迹如图甲所示，回答以下问题：
（1）实验中发现，折射光的亮度比入射光的亮度要暗一些，其主要原因是光从空气斜射入玻璃时不仅发生了折射现象，还发生了　 　（选填“色散”或“反射”）现象；
（2）小明在探究光的折射规律时，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，如图乙所示，老师告诉他这是光的全反射现象。课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表，分析表中数据并回答下列问题：
入射角i
折射角r /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
①可知当光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的增大而　 　（选填“增大”或“减小”）。
②可知当光从玻璃斜射向空气时折射光线消失，只有反射光线，这种现象叫做全反射。分析表格数据，发现当入射角i ≥　 　时，就发生了全反射现象。
③光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号，光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丙，它是利用光的　 　（填“折射”或“全反射”）来传递信息的。
6．小明利用激光笔、水、水槽、可折转的光屏（带量角刻度）、记号笔等器材，验证光的折射规律（图甲）。
（1）使用可折转的光屏（图乙），是为了验证　 　；
（2）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，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。根据图丙，可得出光从空气斜射入水中时的相关结论有（写出一点即可）：　 　。
7．小江在探究“光在不同介质之间的折射规律”时，用到的器材及实验装置如图甲所示。他先探究了光由空气进入玻璃的情形，并将得到的实验数据记录在表中：
入射角i 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90°
折射角r ★ 9.8° 19.7° 28.3° 35.3° 40.6° 41.8°
（1）表格中“★”处的数据是　 　；
（2）根据表格中的实验数据可以得出的结论是　 　；
（3）调整玻璃砖与激光笔的位置，使光线由玻璃进入空气；当入射角为30°时，根据光路可逆的特点，分析可知此时折射角γ的大小大致在______；
A．30°与45°之间 B．45°与60°之间 C．60°与75°之间
（4）小江实验时发现，当光从玻璃射向空气，且入射角增大到41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，他查阅资料得知这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于等于临界角时，光线只发生反射，不发生折射。现有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，如图乙所示，则关于这束光经过三棱镜后的光路图，其中正确的是　 　。
8．小金探究光的折射特点时，观察到光从空气射入水中的光路。
（1）根据光路的特点，小金确认反射角为　 　(选填“α”“β”或“γ”)。
（2）通过实验还得到如表数据，由数据可知①处为　 　度。
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 ① 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11.3° ② 35.4° 40.9°
（3）光从空气斜射到水面时，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　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角。由此可推测，②处的数据θ范围是　 　。
A.11.3°＜θ＜35.4° B.11.3°＜θ＜30°
C.30°＜θ＜35.4° D.15°＜θ＜45°
9．在学习了“光的折射”的相关知识后，小明想进一步探究光的偏折能力与溶液的浓度之间的关系。他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验：
①在水槽项部固定一激光笔，打开激光笔，用记号笔标记水槽底部的白纸上光点的位置为A。
②向水槽中加入一定最的清水，用记号笔标记光折射后在白纸上的光点位置为B。
③继续向水槽中加入10克蔗糖，待蔗糖完全溶解后，用记号笔标记此时白纸上的光点位置为C。
④重复步骤③，标记光点位置为D，实验结果如图乙。
（1）为减小加入蔗糖后液面高低变化对实验结果的影响，应选择图丙中的装置　 　。
（2）实验中，小明判断溶液对光的偏折能力大小的标准是　 　。
（3）小明分析实验结果得出结论：溶液的浓度越人，对光的偏折能力也越大。同桌小红认为该结论不具有普遍性，其原因是　 　。
10．某兴趣小组的同学在探究光的折射现象时，将一束入射角为60°的某种单色光斜射入杯内水中，在杯底形成光斑，如图甲所示。小组同学对实验中光的偏折程度产生了兴趣，为了定量反映这种偏折程度，小组同学将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学知识和生活经验，他们对影响“偏折比”大小的因素提出两种猜想：
猜想1：“偏折比”大小可能与液体的种类有关。
猜想2：“偏折比”大小可能与入射光的颜色有关。
（1）实验甲中，若测得“偏折比”为0.8，则此时的折射角为　 　。向杯中缓慢加水过程中，杯底的光斑将向　 　(填“左”或“右”)移动。
（2）对于猜想1，小组同学用油代替水重复了实验甲，当测得光在油中的折射角　 　(填“大于”“等于”或“小于”)光在水中的折射角时，可得出结论：在相同条件下，光在油中的“偏折比”小于光在水中的“偏折比”。
（3）对于猜想2，小组同学先后通过红、紫色光束入射来重复实验甲。请你结合图乙的色散实验，推测红光的光斑应位于图丙中的　 　(填“A”或“B”)点。
11．同学们学习了“光的折射”后，知道了光从空气斜射入玻璃中时，
折射角小于入射角。入射角增大，折射角也增大。那么当光从空气
斜射入玻璃中时，折射角与入射角大小是否成正比呢
【建立猜想】折射角与入射角大小可能成正比。
【实验探究】同学们测得了四组实验数据。
（1）第2次实验如图所示，请将实验数据填入表格中。
实验序号 1 2 3 4
入射角 20° 40° 60° 80°
折射角 13° 　 　 35° 41°
（2）【实验结论】折射角与入射角大小　 　(选填“成正比”或“不成正比”)。
（3）【评价与交流】根据实验数据，还可以得出的结论是　 　。
12．小明在探究光的折射规律时，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(如图1)，老师告诉他这是光的全反射现象。课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示：
入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角r 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
（1）分析以上数据可知光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而　 　。
（2）光从玻璃射向空气时，当入射角i≥　 　°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象。
（3）由表格数据可知：图2中图线　 　(选填 “a”或“b”)反映了上述实验中的入射角与折射角之间的关系。
（4）当光从空气斜射向玻璃时，不能发生全反射现象。原因是折射角　 　入射角。(选填“>”“=”或“<")
13．为了寻找光的色散现象产生的原因，某同学进行了如下探究：选用不同颜色的光(红光、黄光和紫光)，分别以不同的入射角i从空气射入玻璃砖中(如图所示)，测出折射光线对应的折射角r，结果如下表。
　 红光光源 黄光光源 紫光光源
实验序号 入射角i(度) 折射角r(度) 入射角i (度) 折射角r(度) 入射角i (度) 折射角r(度)
1 25 16.4 25 15.7 25 15.1
2 50 30.7 50 29.4 50 28.2
3 75 40.1 75 38.3 75 36.6
试回答：
（1）为了顺利完成本探究，入射角i的角度不能等于　 　。
（2）比较实验数据，得出规律：
①同种颜色的光从空气斜射入玻璃砖时，折射角小于入射角；且随着入射角的增大，折射角　 　。
②光的色散现象产生的原因是：在同一种物质中， 不同色光的折射率不同。
（3）应用规律：如图，是黄光斜射入玻璃砖的折射光路图。请判断如果红光同样沿着如图角度入射，那么折射光线最后会射到　 　(选填 “P点”“P点的左侧”或“P点的右侧”)
14．小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇；玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因，下面是小明的探究过程：根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关，为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如下图，光从水中射向空气时，折射角大于入射角，当入射角逐渐增大时，折射角也逐渐增大，那么，当入射角增大到某一值时，会不会…
（1）小明的推测是　 　。
（2）小明为了验证自己的推测，进行了如上图所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到　 　，证实了自己的推测。
（3）当光从空气射向水中时，也会出现类似的现象吗？你的观点是　 　。说出理由　 　。
15．同学们学习了“光的折射”后，知道了光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。那么当光从空气斜射入玻璃中时，折射角和入射角的比值是否相等呢？
【建立猜想】折射角和入射角的比值可能相等。
【获得数据】同学们测得了七组实验数据。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7
入射角 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
折射角 13° 20° ▲ 31° 35° 39° 41°
第3次实验如图所示，请将实验数据填入表格中　 　。
【实验结论】折射角和入射角的比值　 　(选填“相等”或“不相等”)。
【评价与交流】根据实验数据，光从空气斜射入玻璃中时，折射角增大值　 　 (选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角增大值；小聪用水、盐水等其它介质替换玻璃重做以上实验，进行多次测量，其目的是　 　(选填“减小实验误差”或“寻找普遍规律”)。
16．在学习了“光的折射”相关知识后，小明为了进一步探究：人在液体上方不同角度观察液体中同一物体所成像的位置是否发生变化，他利用透明水槽、白色硬纸板、橡皮泥板、激光笔等器材按如图所示装置进行如下实验：
①在水槽底部的顶点位置S处放置一激光笔，并向水槽内加入一定量的清水。
②打开激光笔，让激光沿着硬纸板传播，并调整激光笔与水平面之间的夹角，使折射光线对准水面上方人眼的位置E点。
③用铅笔沿着E1O方向伸入水面以下并戳中橡皮泥板s滚光笔记录凹陷点为A，即为此时人在E1点所看到的激光笔。
④重复步骤②③，使激光笔分别射中水面上方的E2、E3点，并记录橡皮泥板上的凹陷点分别为B、C。
③倒掉水，用刻度尺分别测量顶点S与檬皮泥板上的凹陷点A、B、C之间的距离为S1、S2、S3。
（1）实验中，小明让激光沿着硬纸板传播的目的是　 　。
（2）若人的视线与液面的夹角越小，观察到物体所成像的位置越浅。则实验中所测量的s，s的大小关系应为　 　。
（3）为了使实验结论更具普遍性，则小明还应进一步增加怎样的实验？　 　。
17．为了寻找光的色散现象产生的原因，某同学进行了如下探究：选用不同颜色的光(红光、黄光和紫光)，分别以不同的入射角i从空气射入玻璃砖中(如图所示)，测出折射光线对应的折射角r，结果如下表。(已知：红光在玻璃中的传播速度最快，黄光次之，紫光最慢。)
　 红光光源 黄光光源 紫光光源
实验序号 入射角i（度） 折射角r(度) 入射角i（度） 折射角r(度) 入射角i（度） 折射角r(度)
1 25 16.4 25 15.7 25 15.1
2 50 30.7 50 29.4 50 28.2
3 75 40.1 75 38.3 75 36.6
试回答：
（1）为了顺利完成本探究，入射角i的角度不能等于　 　。
（2）比较实验数据，得出规律：
①同种颜色的光从空气斜射入玻璃砖时，折射角小于入射角；且随着入射角的增大，折射角　 　。
②不同颜色的光从空气中以相同的入射角斜射入玻璃砖时，　 　 。
18．一束激光从某种玻璃中射向空气(如图一所示)，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，折射光线消失(如图二所示)，只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象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。
（1）上述玻璃的临界角是　 　。
（2）折射光线消失后反射光线的亮度会增强，其原因是折射光消失后，入射光几乎全部变为　 　。
（3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入(如图三所示)，请在图中完成这束入射光的光路图。
19．某同学在探究光的折射规律的实验时，将光从不同方向由空气斜射入水中时获得的数据如表所示。
入射角α 0° 15° 30° 45° 50° 60°
反射角β 0° 15° 30° 45° 50° 60°
折射角γ 0° 11° 21° 30°
41°
（1）当光从空气斜射到水面时，将同时发生光的　 　现象。
（2）由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，折射角增大值　 　入射角增大值。（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）请你根据上述规律判断：当入射角为50°时，折射角大小的范围是 。
A．γ<30° B．30°<γ<41° C．γ>41°
（4）当光从空气斜射到水面，入射角为45°时，折射光线与反射光线之间的夹角大小为　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）增大
（2）昏暗；变暗
（3）内芯
【知识点】光的反射定律；光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据表格数据确定光从玻璃射向空气时折射角随入射角的变化规律；
（2）①周围环境越暗，其中的光学现象会更明显；
②光斑越大亮度越小，光斑越小亮度越大；
（3）根据题目描述中全反射发生的条件分析。
【解答】（1）根据表格数据可知，光从玻璃斜射入空气时，折射角随入射角的增大而增大。根据光路的可逆性可知，光从空气斜射入玻璃时，折射角还是随入射角的增大而增大；
（2）① 图乙实验来模拟演示光纤原理， 为了避免周围环境的光线对实验的影响，小新应该选择昏暗的实验环境。
② 实验时，水流进入脸盆处有一光斑，这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而变暗，因为此时光斑变大而使光线分散；
（3）根据图片可知，光线在内芯发生全反射现象。根据题意可知，此时必须是光从光密介质射向光疏介质，那么光密介质做成内芯。
2．【答案】（1）小于
（2）水
（3）当其他条件相同时，光从空气斜射入酒精时，蓝色光的偏折比小于红色光
（4）
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据甲图比较折射角和入射角大小；
（2）根据图片可知，当光线从空气斜射入液体中时，容器底部的光点到A点的距离越大，则折射角越大，那么偏折比越小；
（3）根据乙图分析实验中蓝色光和红色光的偏折比大小即可；
（4）根据“在介质种类相同时，入射角大小不变，折射角的大小也不变，即“偏折比”不变”确定折射角的大小，进而完成作图。
【解答】（1）根据图片可知，光从空气斜射入水中时，B点在A点右侧，说明此时折射角小于入射角
故填：小于。
（2）根据乙图可知， 当光从空气分别斜射入水中时光点在B点，光从空气斜射入酒精时光点在C点，则此时前者的折射角更小，那么偏折比更大，故填：水。
（3）根据乙图可知，D点比C点更靠右，则蓝色光的折射角比红色光的折射角大，则偏折比更小，那么得到结论：当其他条件相同时，光从空气斜射入酒精时，蓝色光的偏折比小于红色光。
故填：当其他条件相同时，光从空气斜射入酒精时，蓝色光的偏折比小于红色光。
（4）根据题意可知， 在介质种类相同时，入射角大小不变，折射角的大小也不变。则当水面升高后，入射点上移，但是折射角不变，即与原来的折射光线平行，如下图所示：
3．【答案】（1）Ⅱ
（2）折射光束在白纸上的光点像离A点的距离
（3）增加
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）当变化的体积相同时，容器的横截面积越大，高度变化越不明显；
（2）光线的折光能力变化可以通过判断与原位置之间的距离进行判断；
（3）液面高度的变化可以直接影响折射位置的变化；
【解答】（1）为了减小加入蔗糖后液面高低变化对实验结果的影响，应选择装置Ⅱ。装置Ⅱ的特点是有一个溢流口，可以保持液面高度不变。当加入蔗糖时，溶解后溶液体积会略微增加，但多余的液体会从溢流口排出，从而保持液面高度恒定。这样，光在溶液中的传播路径长度（液面高度）不会因加入蔗糖而改变，确保实验结果的准确性；
（2）实验中，小明通过光点位置的变化来判断光的偏折能力：
1. 初始光点A是激光在空气中直接照射到白纸上的位置。
2. 加入清水后，光发生折射，光点位置从A移动到B。
3. 加入蔗糖后，溶液浓度增大，折射率增大，光的偏折能力增强，光点位置进一步从B移动到C、D。
通过比较光点A、B、C、D之间的距离变化，可以判断光的偏折能力与溶液浓度的关系；
（3）若要增大B、C、D三个光点之间的距离，使实验现象更明显，可以降低液面的高度。这是因为：
1. 光的偏折程度与光在溶液中的传播路径长度（液面高度）有关。
2. 降低液面高度后，光在溶液中的传播路径变短，但折射率（由浓度决定）不变，因此偏折角度不变。
3. 由于偏折角度不变而路径变短，光点的水平位移会减小，但不同浓度下的光点位置差异（B、C、D之间的距离）会相对更明显；
故答案为：（1）Ⅱ；
（2）折射光束在白纸上的光点像离A点的距离；
（3）增加。
4．【答案】（1）0°
（2）当光由空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角(光从空气进入玻璃时，折射角随着入射角的增大而增大，合理即可)
（3）45°~60°
（4）C
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据光的折射规律分析解答；
（2）根据表格数据分析折射角随入射角的变化规律；
（3）根据光路的可逆性分析解答；
（4）当入射角大于临界角时会发生全反射，据此分析判断。
【解答】（1） 当入射角为0°时，光线垂直射入玻璃，不发生折射，因此折射角也为0°，则表格中“ ”处的数据是0°；
（2） 从表中数据可以看出，入射角（α）从15°增大到90°，折射角（γ）始终小于入射角，且折射角随入射角的增大而增大。
（3）根据表格数据可知，当入射角在45°~60°之间时，折射角肯定在28.3°~35.3°之间。而入射角为30°时，恰好在28.3°~35.3°之间，根据光路的可逆性可知，此时折射角应在45°~60°之间；
（4） 当光垂直射入三棱镜的一个面时，不折射，沿直线传播。当光到达斜边时，入射角为45°（假设三棱镜为等腰直角棱镜），而题目中临界角为41.8°，45° > 41.8°，因此会发生全反射，光线从另一侧直角边垂直射出（无折射）。
故选C。
5．【答案】（1）反射
（2）增大；41.8°；全反射
【知识点】光的折射规律；光的折射现象及应用
【解析】【分析】 （1）光从空气斜射入玻璃时，同时发生反射和折射。
（2）①分析表中数据回答；
②从表中数据看到，当入射角i=41.8°时，折射角为90°，当入射角继续增大到42°时，折射光消失，只有反射光，据此分析；
③ 根据光的全反射利用来回答问题。
【解答】 （1）光从空气斜射入玻璃时，一部分光会在玻璃表面发生反射，反射光的存在使得入射光的能量有一部分被反射回去，所以折射光的亮度比入射光的亮度要暗一些。
（2）①观察表中数据，当入射角从0°逐渐增大到42°的过程中，折射角从0°逐渐增大到90°，最后入射角再增大时折射光消失，可以明显看出折射角随入射角的增大而增大。
②从表中数据看到，当入射角i=41.8°时，折射角为90°，当入射角继续增大到42°时，折射光消失，只有反射光，所以当入射角≥41.8°时，就发生了全反射现象。
③光在光纤电缆中传播时，由于光纤是光密介质，外界是光疏介质，光在光纤内不断发生全反射，从而可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃纤。
故答案为：（1）反射；（2）增大；41.8°；全反射。
6．【答案】折射光线、法线和入射光线在同一平面内；光从空气中斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据光的折射中“三线共面”的规律解答；
（2）根据丙图比较折射角和入射角大小，从而得到光从空气斜射入玻璃时的折射规律。
【解答】（1）当左右光屏在同一平面内时，可以同时看到入射光线、法线和折射光线。当右侧的光屏弯折后，只能看到入射光线和法线，不能看到折射光线，则使用可折转的光屏是为了验证折射光线、法线和入射光线在同一平面内。
（2）根据图丙可以得到的结论是：光从空气中斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大。
7．【答案】（1）0°
（2）当光由空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
（3）B
（4）C
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】 （1）当光垂直界面入射时，传播方向不变，折射角、入射角都等于0°；
（2）由表格数据可知，折射角随入射角的增大而增大；同时可比较折射角和入射角的大小关系；
（3）根据光路的可逆性分析判断即可解决；
（4）当光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时，传播方向不变；当光从其他透明介质斜射入空气时，若入射角大于或等于临界角，则会发生全反射现象；若入射角小于临界角，则会发生折射，且折射角大于入射角。
【解答】（1）根据表格可知，此时入射角为0°，即入射光垂直界面射入，那么传播方向不变，即折射角也为0°，所以表格中“★”处的数据是0°。
（2）根据表格数据可知，每组数据中折射角总是小于入射角，则得出的结论是：当光由空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。且折射角随入射角的增大而增大。
（3）光线由玻璃进入空气时，当入射角为30°时，在28.3°~35.3°之间，则折射角在45°~60°之间，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（4） 一束光垂直于等腰直角三棱镜的一个直角面射入，入射角等于0°，则折射角等于0°，到达斜边面上的入射角等于45°（大于41.8°）而发生全反射，没有折射光线射出，故ABD错误，C正确。
故选C。
（1）由于光由一种介质垂直射入另一种介质中，不发生折射，所以入射角为0°，折射角也为0°，所以表格中“★”处的数据是0°。
（2）观察表格中数据发现，入射角逐渐增大，折射角也逐渐增大，折射角总是小于入射角，所以可以得出的结论是当光由空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。
（3）观察表格中数据发现，光由空气进入玻璃时，入射角为45°~60°，折射角为28.3°~35.3°，由光路是可逆可知，光线由玻璃进入空气时，当入射角为30°时，在28.3°~35.3°之间，则折射角在45°~60°之间，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（4）A．由于光由一种介质垂直射入另一种介质中，不发生折射，故A错误；
BCD．由于光从玻璃射向空气，入射角增大到41.8°时，折射光线消失，只存在入射光线与反射光线，所以入射角为45°时，只存在入射光线与反射光线，故C正确，BD错误。
故选C。
8．【答案】（1）β
（2）0
（3）小于；B
【知识点】光的反射定律；光的折射规律
【解析】【分析】（1）反射角为反射光线和法线的夹角；
（2）根据表格数据得到反射角和入射角的大小关系，据此推测①的数值；
（3）①根据表格数据分析折射角和入射角的大小关系；
②根据折射角和入射角的大小关系分析判断。
【解答】（1）根据图片可知，反射角为反射光线和法线的夹角，应该为 β ；
（2）根据表格数据可知，反射角等于入射角。当入射角为0°时，对应的反射角应该为0°，即①为0°；
（3）①根据表格数据可知，光从空气斜射到水面时，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，且折射角石子小于入射角；
②根据表格数据可知，当入射角从15°增大为30°时，对应的折射角也会增大，即折射角>11.3°。因为折射角小于入射角，所以折射角<30°，那么折射角的范围为 11.3°＜θ＜30° ，故选B。
9．【答案】（1）Ⅱ
（2）折射后在白纸上的光点离A点的距离
（3）未用其他种类的溶液进行实验
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据V=Sh分析；
（2）根据乙图可知，将入射点和容器底部白纸上对应的光点连接，从而得到对应的折射光线。折射容器底部的光点越靠左，则偏折角度越大。
（3）在科学探究中，往往需要换用不同的实验器材反复进行多次实验，从而收集更多的实验数据，这样得到的结论会更客观，具有普遍意义。
【解答】（1）根据V=Sh可知，当水的体积增大量相同时，容器的底面积越大，液面升高量越小，故选丙图中的II。
（2）实验中，小明判断溶液对光的偏折能力大小的标准是：折射后在白纸上的光点离A点的距离。
（3）小明分析实验结果得出结论：溶液的浓度越人，对光的偏折能力也越大。同桌小红认为该结论不具有普遍性，其原因是：未用其他种类的溶液进行实验。
10．【答案】（1）48°；右
（2）小于
（3）A
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）①根据甲图确定入射角大小，结合偏折比的定义计算出折射角大小。
②当水面上升时，根据入射点的位置变化确定光斑的位置变化。
（2）根据偏折比的定义比较折射角的大小；
（3）在光的色散现象中，三棱镜对红光的偏折能力弱，对紫光的偏折能力弱，据此分析解答。
【解答】（1）①根据甲图可知，入射角为60°，而偏折比为0.8，则折射角为：60°×0.8=48°；
② 向杯中缓慢加水过程中，水面不断升高，则入射角不断向右移动，因此杯底的光斑将向右移动。
（2）根据“”可知，当入射角相同时，偏折比越小，则折射角越小，则小组同学用油代替水重复了实验甲，当测得光在油中的折射角小于光在水中的折射角时，可得出结论：在相同条件下，光在油中的“偏折比”小于光在水中的“偏折比”。
（3）在光的色散现象中，三棱镜对红光的偏折能力弱，对紫光的偏折能力弱，同理，液体对红光的偏折能力弱，对紫光的偏折能力强，即红光的光斑位于图丙中的A处。
11．【答案】（1）25°
（2）不成正比
（3）光从空气斜射入玻璃中时，折射角增大值小于入射角增大值(合理即可)
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据图片确定分度盘的最小刻度，进而读出折射角的度数；
（2）将任意两组的入射角作比和折射角作比，比较比值是否相等即可。
（3）根据表格分析折射角和入射角的大小以及变化规律。
【解答】（1）根据图片可知，分度值为1°，则此时折射光线所对的刻度为65°，而法线对准刻度90°，则入射角为：90°-65°=25°。
（2）将第一组和二组数据比较得到：入射角：；
折射角：。
因为入射角的比值不等于折射角的比值，所以折射角与入射角大小不成正比。
（3）将第一组和第二组中的折射角与入射角相比得到：入射角增大20°时，折射角增大12°，那么：光从空气斜射入玻璃中时，折射角增大值小于入射角增大值。
12．【答案】（1）增大
（2）41.8
（3）a
（4）<
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据表格数据分析折射角随入射角大小的变化规律；
（2）根据表格，找到反射能量第一次达到100%时对应的入射角即可；
（3）根据表格数据分析折射角和入射角的变化规律是否成正比即可；
（4）根据表格可知，当光从玻璃射入空气时，折射角大于入射角，当二者都增大时，折射角会首先达到90°而发生全反射。如果光从空气射入玻璃时，折射角小于入射角，即当入射角等于90°时，折射角还没有达到90°，肯定不会发生全反射。
【解答】（1）根据表格可知，光从玻璃射向空气时，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。
（2）根据表格可知，光从玻璃射向空气时，当入射角i≥41.8 °时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象。
（3）根据表格数据可知，折射角随入射角的增大而增大，但是二者之间不能正比关系，则它们的变化图像肯定不是一条直线，则图2中图线a反映了实验中的入射角与折射角之间的关系。
（4）当光从空气斜射向玻璃时，不能发生全反射现象。原因是折射角<入射角。
13．【答案】（1）0度
（2）随之增大
（3）P点的左侧
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）当光垂直界面入射时，传播方向不发生改变，即不会发生光的折射；
（2）①根据表格中红色光源的三组数据对比分析。
（3）比较玻璃砖对红光和黄光的偏折程度的大小即可。
【解答】（1）为了顺利完成本实验，入射光线不能与分界面垂直，即入射角i的角度不能等于0°。
（2）①根据表格中红光光源的三组数据可知，随着入射角的增大，折射角随之增大。
（3）根据表格可知，当红光和黄光以相同的入射角射入玻璃砖时，红光的折射角大于黄光的折射角，则折射光线最后会射到P点的左侧，如下图所示：
14．【答案】（1）折射光线消失
（2）光斑消失
（3）不会（消失）；光从空气斜射入水水中时，折射角始终小于入射角
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）当入射角增大时，折射角也随着增大，那么当入射角增大到一定程度时，折射角可能变成90°，此时折射光线就与水面相平，看不到它的存在，即折射光线消失了；
（2）光屏上的光斑是由折射光线照射形成的；当折射光线消失时，自然看不到光屏上光斑的存在；
（3）将入射角和折射角的大小进行比较，从而确定从空气射入水中时是否发生这个现象。
【解答】（1）小明的推测是折射光线消失。
（2）小明为了验证自己的推测，进行了如上图所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到光斑的消失，证实了自己的推测。
（3）当光从空气射向水中时，折射角小于入射角。当它们增大时，先变成90°的是入射角，那么此时会出现入射光线消失而折射光线存在的情形，因此：当光从空气射向水中时，不会出现类似的现象，理由是：光从空气斜射入水水中时，折射角始终小于入射角。
15．【答案】25°；不相等；小于；寻找普遍规律
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】【获得数据】折射角是折射光线和法线的夹角；
【实验结论】将每组对应的折射角和入射角作比，然后比较比值的大小关系；
【评价与交流】将相邻的两组折射角相减，入射角相减，然后比较确定二者增大量之间的关系。换用不同器材，反复进行实验，从而收集更多的实验数据，这样得出的结论更客观公正。
【解答】【获得数据】根据图片可知，折射光线和水平面的夹角为65°，那么折射角为：90°-65°=25°；
【实验结论】将每组的折射角和入射角作比，比值分别为：0.65、0.66、6.625、0.62……；
因此折射角和入射角的比值不相等。
【评价与交流】将序号1、2、3、4相邻数据相减得到：
　 1~2 2~3 3~4
入射角增大值 10° 10° 10°
反射角增大值 7° 5° 6°
可见，光从空气斜射入玻璃中时，折射角增大值小于入射角的增大值。
小聪用水、盐水等其它介质替换玻璃重做以上实验，进行多次测量，其目的是寻找普遍规律。
16．【答案】（1）将光的传播路径呈现在硬纸板上，便于观察和记录像的位置
（2）s1（3）将水槽中的水更换为其他种类的液体重复上述实验
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）如果没有硬纸板的衬托，那么我们只能看到一个亮点，不能看到激光传播的路径。而借助硬纸板的衬托，激光在其表面发生漫反射，我们就可以看到传播路径，从而观察记录像的位置；
（2）根据图片可知，像到容器底部的距离s和像到液面的深度h相加正好等于液面的高度，据此分析；
（3）还用不同器材，多做几次实验，从而收集到更多的实验数据，这样得出的结论会避免偶然性，增加客观准确性。
【解答】（1）实验中，小明让激光沿着硬纸板传播的目的是将光的传播路径呈现在硬纸板上，便于观察和记录像的位置。
（2）若人的视线与液面的夹角越小，观察到物体所成像的位置越浅，即像到液面的深度h变小。根据像到容器底部的距离s和像到液面的深度h相加正好等于液面的高度，且液面的深度保持不变可知，对应的像到容器底部的距离会增大，即s1（3）为了使实验结论更具普遍性，则小明还应进一步增加怎样的实验：将水槽中的水更换为其他种类的液体重复上述实验。
17．【答案】（1）0°和90°
（2）增大；光在玻璃中传播速度越慢，折射角越小
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】（1）光从一种介质斜射入另一种介质时，它的传播方向会发生改变，这种现象叫光的折射，根据“斜射入”分析；
（2）①根据红光光源中的三组数据分析即可；
②根据第一组数据中三种光源的折射角的数据进行分析即可。
【解答】（1）当入射角为0°时，入射光线与分界面垂直，此时光的传播方向不变，即不会发生折射现象；当入射角为90°时，入射光线与分界面平行，始终在同一介质中传播，也不合发生折射现象，因此入射角不能等于0°或90°；
（2）①根据红光光源中的①、②、③组数据可知，同种颜色的光从空气斜射入玻璃砖时，折射角小于入射角；且随着入射角的增大，折射角增大。
②根据第一组实验中三种光源的折射角数据可知，不同颜色的光从空气中以相同的入射角斜射入玻璃砖时，紫光光源的折射角最小。
18．【答案】（1）41.8°
（2）反射光
（3）
【知识点】平面镜成像的相关作图；光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据临界角的定义分析；
（2）一般情况下，入射光的能量=折射光的能量+反射光的能量，据此判断；
（3）首先计算出光线到达斜面时的入射角的度数，然后与玻璃的临界角进行比较，从而确定是否发生全反射即可。
【解答】（1）临界角是发生全反射现象时最小的入射角；因为当入射角达到41.8°时，就会发生全反射现象，所以上述玻璃的临界角是41.8°。
（2）折射光线消失后反射光线的亮度会增强，其原因是折射光消失后，入射光几乎全部变为反射光；
（3）如下图所示，当让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入时，传播方向不变。当它到达三棱镜的斜面时，此时的入射角为45°>41.8°，所以会发生全反射现象，因此只要根据反射角等于入射角做出反射光线即可，如下图所示：
19．【答案】（1）反射和折射
（2）小于
（3）B
（4）105°
【知识点】光的反射定律；光的折射规律
【解析】【分析】（1）根据表格中的信息判断光发生的现象；
（2）取出相邻的两组数据，计算入射角和折射角的增大值，最后比较大小；
（3）折射角会随着入射角的增大而增大，减小而减小，相邻折射角的大小关系和相邻入射角的大小关系一致。
（4）做出光路图，然后利用数学知识计算即可。
【解答】（1）表格中既有入射角又有折射角，因此当光从空气斜射到水面时，将同时发生光的反射和折射现象。
（2）比较第二组和第三组数据，入射角增大：30°-15°=15°；
对应折射角增大：21°-11°=10°；
因为10°<15°；
所以：光从空气斜射到水面时，折射角增大值小于射角增大值；
（3）因为入射角50 °在45°和60°之间，所以对应的折射角也在这二者之间，即30°<γ<41°；
（4）当光从空气斜射到水面，入射角为45°时，光路如下：
那么折射光线和反射光线之间的夹角大小为：∠BOC=180°-45°-30°=105°。
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