巧用玻璃磚觀察光的全反射

賀元媛

(邯鄲市第一中學 河北 邯鄲 056002)

在講解普通高中課程標準實驗教科書《物理·選修3-4》第十三章光第二節“光的全反射”時，可以用一種簡單的方法演示光的全反射，效果明顯而且操作簡單．

實驗儀器：7～8塊相同的玻璃磚，酒精燈．

操作步驟：(1)如圖1，將玻璃磚的前后面對接，擺成曲線形形狀.

(2)將酒精燈放于玻璃磚后，在玻璃磚前面觀察，可看到清晰的火焰的像．

圖1

蘇科版教材八年級上冊第四章“光的折射 透鏡”第二節“透鏡”中的第5題如下.

【原題】在利用太陽光測凸透鏡焦距的實驗中，小華拿一個凸透鏡正對太陽光，再把一張紙放在它的另一側，如圖1所示．當在紙上呈現一個并非最小的光斑時，測得該光斑到凸透鏡的距離為L，小華推測凸透鏡的焦距f一定大于L.

(1) 你認為小華的推測對嗎？

(2)設計一個簡易的實驗，檢驗小華所做推斷的正誤．

圖1

教材提供的參考答案如下.

答案：(1)錯誤．

提示：太陽光經凸透鏡折射可以在圖2的a,b兩處形成兩個同樣大小的光斑，一個在焦點以內，一個在焦點以外．

圖2

(2)提示：將教材上圖1中的紙左右移動，找到一個最小、最亮的光斑；然后將紙靠近凸透鏡移動一小段距離，再遠離凸透鏡移動相同一小段距離，會發現兩個相同大小的光斑．

分析：顯然，關于第(1)問的分析值得商榷．如果僅僅從“當在紙上呈現一個并非最小的光斑時”的文字敘述來考慮(不看圖1)，“太陽光經凸透鏡折射可以在圖2的a,b兩處形成兩個同樣大小的光斑，一個在焦點以內，一個在焦點以外”的分析是對的.但是如果有“如圖1所示”，就應該再現情景.用一個焦距為10 cm的凸透鏡來做這個實驗，出現圖示情景(注意凸透鏡的左上角：通過凸透鏡所觀察到的紙的部分以及桌的邊緣部分是倒立的)，凸透鏡與紙的距離明顯大于10 cm.此時，用一個白熾燈在較遠處照射凸透鏡，會看到一個完全如圖1所示的情景．所以小華的推測是錯誤的，但不是“圖2的a,b兩處形成兩個同樣大小的光斑，一個在焦點以內，一個在焦點以外”，而一定是“在焦點以外”.故該凸透鏡的焦距一定小于L．