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9. 探究光的折射时，折射角与入射角的关系如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小。改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如表格所示。
（1）当光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角；折射角随着入射角的增大而。
（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，。
（1）当光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角；折射角随着入射角的增大而。
（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，。
答案
解：
（1）大于；增大
（2）光路是可逆的
（1）大于；增大
（2）光路是可逆的
解析
【分析】
要解决这道题，首先观察表格中的实验数据：第一问需对比每次实验的入射角和折射角大小，判断两者的关系，再分析入射角变化时折射角的变化趋势；第二问需对比光从甲到乙、从乙到甲的折射角度，判断光路的特点。
【解析】
（1）分析表格数据：第1次实验入射角20°，折射角30°，折射角大于入射角；后续实验中，入射角分别为30°、40°、50°时，折射角对应为45°、60°、75°，均大于入射角；且随着入射角从20°增大到50°，折射角从30°增大到75°，因此折射角大于入射角，且随入射角的增大而增大。
（2）当光从甲介质斜射入乙介质时，若入射角为40°，折射角为60°；当光从乙介质斜射入甲介质时，测得入射角为73.8°时折射角为40°，这一角度关系与甲到乙的折射角度对应，说明在折射现象中，光路是可逆的。
【答案】
（1）大于；增大
（2）光路是可逆的
【知识点】
光的折射规律；光路可逆性
【点评】
本题通过实验数据探究光的折射规律和光路可逆性，重点考查学生的数据分析与归纳能力，属于光学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先观察表格中的实验数据：第一问需对比每次实验的入射角和折射角大小，判断两者的关系，再分析入射角变化时折射角的变化趋势；第二问需对比光从甲到乙、从乙到甲的折射角度，判断光路的特点。
【解析】
（1）分析表格数据：第1次实验入射角20°，折射角30°，折射角大于入射角；后续实验中，入射角分别为30°、40°、50°时，折射角对应为45°、60°、75°，均大于入射角；且随着入射角从20°增大到50°，折射角从30°增大到75°，因此折射角大于入射角，且随入射角的增大而增大。
（2）当光从甲介质斜射入乙介质时，若入射角为40°，折射角为60°；当光从乙介质斜射入甲介质时，测得入射角为73.8°时折射角为40°，这一角度关系与甲到乙的折射角度对应，说明在折射现象中，光路是可逆的。
【答案】
（1）大于；增大
（2）光路是可逆的
【知识点】
光的折射规律；光路可逆性
【点评】
本题通过实验数据探究光的折射规律和光路可逆性，重点考查学生的数据分析与归纳能力，属于光学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
10. 小华想探究光从空气斜射入其他介质中发生折射时，光的偏折程度与介质种类是否有关。她选择了带有刻度的防水光屏（如图所示）、透明玻璃砖、水槽、激光笔等器材进行实验。
a. 小华将玻璃砖的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成$30°$角入射到$O$点，记录下此时玻璃中折射光的折射角$r_1$。
b. 让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成$45°$角入射到$O$点，记录下此时玻璃中折射光的折射角$r_2$。
c. 比较两次折射角的大小关系。
（1）请指出小华在探究过程中存在的问题。
（2）请你针对小华在探究过程中存在的问题，写出改正措施。
a. 小华将玻璃砖的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成$30°$角入射到$O$点，记录下此时玻璃中折射光的折射角$r_1$。
b. 让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成$45°$角入射到$O$点，记录下此时玻璃中折射光的折射角$r_2$。
c. 比较两次折射角的大小关系。
（1）请指出小华在探究过程中存在的问题。
（2）请你针对小华在探究过程中存在的问题，写出改正措施。
答案
解：
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，需使用控制变量法保持入射角大小相同，仅改变介质种类。但小华两次实验都只使用了玻璃这一种介质，没有更换不同种类的介质，且两次实验的入射角大小也不相等，变量不唯一，无法得到对应的探究结论。
（2）改正措施：
① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；
② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；
③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，需使用控制变量法保持入射角大小相同，仅改变介质种类。但小华两次实验都只使用了玻璃这一种介质，没有更换不同种类的介质，且两次实验的入射角大小也不相等，变量不唯一，无法得到对应的探究结论。
（2）改正措施：
① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；
② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；
③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
解析
【分析】
要探究光的偏折程度与介质种类的关系，需运用控制变量法，保持入射角大小不变，仅改变介质种类。小华的实验中，两次实验均使用同一种介质（玻璃），且两次入射角大小不同，存在两个变量，无法确定偏折程度的变化原因，因此无法得出探究结论。
【解析】
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，应采用控制变量法，控制入射角大小不变，只改变介质种类。小华的实验存在两处问题：① 两次实验都只使用了玻璃这一种介质，未更换不同种类的介质；② 两次实验的入射角大小不相等，变量不唯一，无法判断偏折程度的变化是由介质种类还是入射角导致的，无法得到对应的探究结论。
（2）改正措施：① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
【答案】
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，需使用控制变量法保持入射角大小相同，仅改变介质种类。但小华两次实验都只使用了玻璃这一种介质，没有更换不同种类的介质，且两次实验的入射角大小也不相等，变量不唯一，无法得到对应的探究结论。（2）改正措施：① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
【知识点】
光的折射、控制变量法
【点评】
本题考查控制变量法在探究光的折射规律中的应用，需明确探究目的，正确控制变量才能得出有效结论，是光学实验的基础题型。
【难度系数】
0.5
要探究光的偏折程度与介质种类的关系，需运用控制变量法，保持入射角大小不变，仅改变介质种类。小华的实验中，两次实验均使用同一种介质（玻璃），且两次入射角大小不同，存在两个变量，无法确定偏折程度的变化原因，因此无法得出探究结论。
【解析】
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，应采用控制变量法，控制入射角大小不变，只改变介质种类。小华的实验存在两处问题：① 两次实验都只使用了玻璃这一种介质，未更换不同种类的介质；② 两次实验的入射角大小不相等，变量不唯一，无法判断偏折程度的变化是由介质种类还是入射角导致的，无法得到对应的探究结论。
（2）改正措施：① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
【答案】
（1）探究光的偏折程度与介质种类是否有关时，需使用控制变量法保持入射角大小相同，仅改变介质种类。但小华两次实验都只使用了玻璃这一种介质，没有更换不同种类的介质，且两次实验的入射角大小也不相等，变量不唯一，无法得到对应的探究结论。（2）改正措施：① 保持玻璃砖上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成某一固定角度（如$30°$角）入射到$O$点，记录玻璃中折射光的折射角$r_1$；② 移走玻璃砖，将盛有适量水的水槽的上表面与$MM'$齐平放置，让激光笔发出的光沿着光屏与$NN'$成和步骤①完全相同的角度入射到$O$点，记录水中折射光的折射角$r_2$；③ 比较$r_1$和$r_2$的大小关系，判断光的偏折程度与介质种类是否有关。
【知识点】
光的折射、控制变量法
【点评】
本题考查控制变量法在探究光的折射规律中的应用，需明确探究目的，正确控制变量才能得出有效结论，是光学实验的基础题型。
【难度系数】
0.5
11. 将一矩形玻璃砖从中间斜切后，向左右沿水平直线拉开一小段距离，如图所示。一束光从左侧面垂直射入，画出这束光从右侧玻璃砖射出的折射光路图，保留作图痕迹。
答案
解：
1. 光垂直入射左侧玻璃砖的左表面，传播方向不变，沿直线传播到左侧玻璃砖的斜分界面处，过该入射点作斜界面的垂直虚线（法线）。
2. 根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，画出远离法线偏折的折射光线，使其穿过中间的空气层，射向右侧玻璃砖的斜界面。
3. 过右侧玻璃砖斜界面上的入射点，作该界面的垂直虚线（第二条法线），根据光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出向法线偏折的折射光线，该光线传播方向与初始入射光线方向平行。
4. 该光线垂直入射到右侧玻璃砖的竖直右侧面，传播方向不发生偏折，直接沿原方向从右侧玻璃砖射出。
作图保留两条法线的虚线痕迹，所有光线路段标注指向传播方向的箭头。
1. 光垂直入射左侧玻璃砖的左表面，传播方向不变，沿直线传播到左侧玻璃砖的斜分界面处，过该入射点作斜界面的垂直虚线（法线）。
2. 根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，画出远离法线偏折的折射光线，使其穿过中间的空气层，射向右侧玻璃砖的斜界面。
3. 过右侧玻璃砖斜界面上的入射点，作该界面的垂直虚线（第二条法线），根据光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出向法线偏折的折射光线，该光线传播方向与初始入射光线方向平行。
4. 该光线垂直入射到右侧玻璃砖的竖直右侧面，传播方向不发生偏折，直接沿原方向从右侧玻璃砖射出。
作图保留两条法线的虚线痕迹，所有光线路段标注指向传播方向的箭头。
解析
【分析】要画出该光路，需依据光的折射规律分步分析：1. 光垂直入射左侧玻璃砖左表面时，传播方向不变；2. 光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，需先作法线再画折射光线；3. 光从空气斜射入右侧玻璃砖时，折射角小于入射角，同样先作法线再画折射光线；4. 光垂直入射右侧玻璃砖右表面时，传播方向不变，最终射出。作图需保留法线（虚线），并标注光线传播方向的箭头。
【解析】1. 光从左侧垂直射入左侧玻璃砖，沿直线传播至左侧斜分界面；2. 过左侧斜分界面的入射点作垂直于界面的虚线（法线），根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，画出远离法线偏折的折射光线，进入中间空气层；3. 该折射光线到达右侧斜分界面，过此入射点作垂直于界面的虚线（法线），根据光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出靠近法线偏折的折射光线；4. 该光线垂直入射右侧竖直右表面，传播方向不变，沿直线从右侧玻璃砖射出，且射出光线与初始入射光线平行。作图需保留两条法线的虚线痕迹，所有光线标注指向传播方向的箭头。
【答案】按上述步骤画出的光路图：包含左侧垂直入射直线、左侧斜界面折射光线（玻璃→空气，远离法线）、右侧斜界面折射光线（空气→玻璃，靠近法线）、右侧垂直射出直线，两条法线为虚线，光线箭头方向正确，最终射出光线与初始入射光线平行。
【知识点】光的折射规律，光的折射作图，玻璃砖光路
【点评】本题结合斜切拉开的玻璃砖，考查不同介质间光的折射规律应用，需掌握垂直入射、斜射的折射特点，作图时要注意法线画法和光线偏折方向，是光学基础作图的综合考查。
【难度系数】0.5
【解析】1. 光从左侧垂直射入左侧玻璃砖，沿直线传播至左侧斜分界面；2. 过左侧斜分界面的入射点作垂直于界面的虚线（法线），根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，画出远离法线偏折的折射光线，进入中间空气层；3. 该折射光线到达右侧斜分界面，过此入射点作垂直于界面的虚线（法线），根据光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出靠近法线偏折的折射光线；4. 该光线垂直入射右侧竖直右表面，传播方向不变，沿直线从右侧玻璃砖射出，且射出光线与初始入射光线平行。作图需保留两条法线的虚线痕迹，所有光线标注指向传播方向的箭头。
【答案】按上述步骤画出的光路图：包含左侧垂直入射直线、左侧斜界面折射光线（玻璃→空气，远离法线）、右侧斜界面折射光线（空气→玻璃，靠近法线）、右侧垂直射出直线，两条法线为虚线，光线箭头方向正确，最终射出光线与初始入射光线平行。
【知识点】光的折射规律，光的折射作图，玻璃砖光路
【点评】本题结合斜切拉开的玻璃砖，考查不同介质间光的折射规律应用，需掌握垂直入射、斜射的折射特点，作图时要注意法线画法和光线偏折方向，是光学基础作图的综合考查。
【难度系数】0.5
