Question

為了探究光的反射和折射規(guī)律，小名設(shè)計(jì)并且進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：把一束激光從某種玻璃中射向空氣，保持入射角不動(dòng)，改變?nèi)肷浣牵�每次增�?°），觀察反射光線和折射光線的方向變化，并且記錄入射角α、反射角β、折射角γ．實(shí)驗(yàn)過程中小名發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象：當(dāng)他把入射角增大到45°時(shí)發(fā)現(xiàn)折射光線突然消失了，把入射角減小為40°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是時(shí)明顯增強(qiáng)了．這是怎么一回事呢？小名請(qǐng)教了物理教師．老師告訴他：光從玻璃，水等介質(zhì)射向空氣并且當(dāng)入射角大于某一個(gè)值時(shí)確實(shí)會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做臨界角λ．聽了老師的話，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呢？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)入射角與反射角、折射角的關(guān)系

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

仔細(xì)考察小名的探究過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問題：
（1）請(qǐng)你針對(duì)“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”這樣一個(gè)物理現(xiàn)象，給它一個(gè)合適的名稱．
（2）玻璃和水的臨界角分別是多少？
（3）為什么折射光線消失后反射光線的亮度會(huì)增加？
（4）如圖是一塊玻璃三棱鏡，一束光垂直于上述玻璃做的三棱鏡一個(gè)直角面射向三棱鏡，畫出這束入射光線的光路圖．這種情況下的三棱鏡相當(dāng)于什么光學(xué)器件？

Answer 1

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)，
說明光被全部反射回來了，故答案為：全反射．
（2）由表1可以知道，當(dāng)入射角為42°時(shí)，折射光線消失了，所以玻璃的臨界角為42°，
由表2可以知道，當(dāng)入射角為50°時(shí)，折射光線消失了，所以水的臨界角為50°．
（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)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）當(dāng)光從空氣垂直射入玻璃時(shí)，光線方向不變，在玻璃的另一個(gè)面發(fā)生全反射．如圖所示：

因此時(shí)光線會(huì)聚了，因凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，所以相當(dāng)于凸透鏡這一光學(xué)器件．
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42°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50°時(shí)，折射光線消失了．
（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．
（4）當(dāng)光從空氣垂直射入玻璃時(shí)，光線方向不變，在玻璃的另一個(gè)面發(fā)生全反射．
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)．