《2025年综合应用创新题典中点八年级物理上册苏科版》

13. 新考法 新定义
2024·南通海门区月考
如图甲所示,小明和小华在探究光的折射现象时,将一束入射角为 $ 50^{\circ} $ 的光斜射入杯中的水里,更换杯中的介质时他们发现光的偏折程度不同。为了定量反映这种差异,小明将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,并根据所学物理知识和生活经验,对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想：

猜想 1：“偏折比”与液面的高度有关。
猜想 2：“偏折比”与液体的种类有关。
猜想 3：“偏折比”与入射光的颜色有关。
(1) 小华认为猜想 1 是错误的,其理由是光的折射角与液面高度无关。根据小明的定义,图甲实验中,测得折射角为 $ 40^{\circ} $,则此时的“偏折比”为0.8。
(2) 为了验证猜想 2,小明只将图甲中的水换成油。如图乙所示,油的高度小于水的高度,杯底光斑的位置恰与图甲实验时光斑的位置重合,对比可知：在相同条件下,油对光的“偏折比”大于(填“大于”“等于”或“小于”)水对光的“偏折比”。
(3) 为了探究猜想 3,小明用图甲装置先后射入绿色和紫色的激光,杯底光斑位置如图丙所示,则紫光的“偏折比”大。将其中的一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖,若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为 $ 0.8 $,则光在下表面折射时的“偏折比”为1.25。
(4) 根据小明的操作和计算结果,小华认为,应该将“偏折比”定义为“光线在空气中与法线的夹角 $ \alpha $ 和光线在其他介质中与法线的夹角 $ \beta $ 之比”。经过对多组不同玻璃砖的实验,测得数据如下表所示。
| 玻璃砖 | $ A $ | $ B $ | $ C $ |
| 光线在空气中与法线的夹角 $ \alpha $ | $ 30.0^{\circ} $ | $ 45.0^{\circ} $ | $ 60.0^{\circ} $ | $ 30.0^{\circ} $ | $ 45.0^{\circ} $ | $ 60.0^{\circ} $ | $ 30.0^{\circ} $ | $ 45.0^{\circ} $ | $ 60.0^{\circ} $ |
| 光线在玻璃中与法线的夹角 $ \beta $ | $ 22.0^{\circ} $ | $ 32.0^{\circ} $ | $ 40.5^{\circ} $ | $ 17.0^{\circ} $ | $ 24.4^{\circ} $ | $ 30.4^{\circ} $ | $ 20.0^{\circ} $ | $ 28.9^{\circ} $ | $ 36.3^{\circ} $ |
| $ \frac{\alpha}{\beta} $ | $ 1.36 $ | $ 1.41 $ | $ 1.48 $ | $ 1.76 $ | $ 1.84 $ | $ 1.97 $ | $ 1.50 $ | $ 1.56 $ | $ 1.65 $ |
问题与证据 根据表格中的数据,分析可得：光在空气与另一种透明介质中传播时,对于不同的入射角,“偏折比”不相等(填“相等”或“不相等”)；对于相同的入射角,“偏折比”越大,介质对光的折射程度越高(填“高”或“低”),因此我们认为小华对“偏折比”定义的优点是能定量反映介质对光的折射程度。

答案：
(1) 光的折射角与液面高度无关；0.8
(2) 大于
(3) 紫；1.25
(4) 不相等；高；能定量反映介质对光的折射程度