Question

為了探究光的反射和折射規(guī)律，小名設計并且進行了如圖所示的實驗：把一束激光從某種玻璃中射向空氣，保持入射角不動，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．實驗過程中小名發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：當他把入射角增大到45°時發(fā)現(xiàn)折射光線突然消失了，把入射角減小為40°時折射光線又出現(xiàn)了．
他以為是實驗儀器發(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)：當折射光線消失后反射光線的亮度比有折射光線是時明顯增強了．這是怎么一回事呢？小名請教了物理教師．老師告訴他：光從玻璃，水等介質(zhì)射向空氣并且當入射角大于某一個值時確實會發(fā)生這種現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象時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？于是他重新進行了實驗（從40°開始，入射角每次增加0.2°）．下面是小名的實驗數(shù)據(jù)．
表1光從玻璃射向空氣時入射角與反射角、折射角的關系

表2光從水射向空氣時入射角與反射角、折射角的關系

仔細考查小名的探究過程和實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題：
（1）請你針對“光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣并且當入射角增大到某一個值時折射光線突然消失”這樣一個物理現(xiàn)象，給它一個合適的名稱．
（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于什么光學器件？

Answer 1

【答案】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，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入射角與反射角、折射角的關系，可知當入射角為42°時，折射光線消失了．
由表2光從水射向空氣時入射角與反射角、折射角的關系，可知當入射角為50°時，折射光線消失了．
（3）當入射光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，會發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射．
（4）當光從空氣垂直射入玻璃時，光線方向不變，在玻璃的另一個面發(fā)生全反射．
解答：解：（1）光從玻璃、水等介質(zhì)射向空氣并且當入射角增大到某一個值時折射光線突然消失時，
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，當入射角為42°時，折射光線消失了，所以玻璃的臨界角為42°，
由表2可以知道，當入射角為50°時，折射光線消失了，所以水的臨界角為50°．
（3）當入射光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，會發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射，
所以反射光線要比入射光線暗一些，而當折射光線消失后，發(fā)生了全反射，所以反射光線亮度增強了．
（4）當光從空氣垂直射入玻璃時，光線方向不變，在玻璃的另一個面發(fā)生全反射．如圖所示：

因此時光線會聚了，因凸透鏡對光線有會聚作用，所以相當于凸透鏡這一光學器件．
點評：本題主要考查了光的折射現(xiàn)象以及光的全反射現(xiàn)象的實驗．