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为了探究光的反射和折射规律,小名设计并进行了如图所示的实验:把一束激光从某种玻璃中射向空气,保持入射点不动,改变入射角(每次增加10°),观察反射光线和折射光线的变化,并记录了入射角α、反射角β、折射角γ.实验过程中小名发现了一个奇特的现象,当把入射角增大到45°时,发现折射光线突然消失了,把入射角减小为40°时折射光线又出现了.他以为是实验仪器发生了什么问题,经检查仪器一切正常.又试了几次结果还是一样,但又有了新的发现:当折射光线消失后反射光线的亮度比有折射光线时明显增强.这是怎么一回事呢?小名请教了物理老师,老师告诉他:光从玻璃、水等介质射向空气,入射角增大时,折射光线离法线越来越远,而且越来越弱;当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光线完全消失,发生这种现象时的入射角叫做临界角λ.听了老师的话,小名产生了浓厚的兴趣,他还想知道这种玻璃的临界角是多少,玻璃和水的临界角相等吗,于是他重新进行了实验(从40°开始,入射角每次增加0.2°).
下面是小名的实验数据:
表1 光从玻璃射向空气时入射角、反射角和折射角的关系(单位:度)
α/度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
… |
41 |
41.2 |
41.4 |
41.6 |
41.8 |
42 |
β/度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
… |
41 |
41.2 |
41.4 |
41.6 |
41.8 |
42 |
γ/度 |
0 |
15.2 |
30.9 |
48.6 |
74.6 |
… |
79.8 |
81.1 |
82.7 |
84.8 |
90 |
? |
表2 光从水射向空气时入射角、反射角和折射角的关系(单位:度)
α/度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
… |
45 |
… |
48.2 |
48.4 |
48.6 |
50 |
β/度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
… |
45 |
… |
48.4 |
48.4 |
48.6 |
50 |
γ/度 |
0 |
13.4 |
27.0 |
41.7 |
58.7 |
… |
70.1 |
… |
82.7 |
84.0 |
90 |
? |
仔细考察小名的探究过程和实验数据,回答下列问题: