用綠激光及加濕器自制光折射教具

摘要：利用大功率綠光激光器和超聲霧器清晰地顯示光路，在同一個容器內完成初中階段光的折射所有實驗，該設備還能很好的演示光的反射和光的直線傳播現象。

關鍵詞：光的折射；綠激光；霧化

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148（2013）4（S）-0058-2

1 改進傳統光學教具的目的

目前實驗室配置的光的折射演示裝置基本以水箱加上線光源（光源為白熾燈）為主，部分裝置過小，演示效果不佳。有些自制器材利用蚊香等產生煙霧，會產生異味。利用本套設備不僅可以清晰地演示“光的折射”等光學現象，并且用當時產生的水霧代替事先準備的煙霧。

2 設備簡介

如圖1所示，器材包括大功率激光器（a）、超聲霧化加濕器（b）、改裝過的攝影三腳架（c）、固定激光筆的旋轉支架（d）、亞克力長方形容器（e）、亞克力“水磚”（f）、大玻璃磚（圖略）。這套器材尺寸很大，可以清晰地演示光的直線傳播、光的反射、光的折射、光通過玻璃磚（水磚）時的折射情況。

說明：

1 圖1（a）的這種激光器發出的光為綠色，選用綠激光器是因為人眼對綠光的視覺效果比紅光要強得多。相同功率的綠激光（532nm）和紅激光（650nm），綠激光的視覺亮度大約是紅激光的8倍。水霧或淡肥皂水中微粒對綠激光的散射更強，所以使用綠激光器有著比紅激光器更好的視覺效果。

2 使用噴管可拆卸的霧化器（圖1b），取下噴管后可以方便的使用軟下水管將水霧通到大亞克力缸中。

3 攝影三腳架（圖1c）經過改裝后可以安放大功率激光器（自動按下開關，點亮激光器）。

4 固定激光筆的旋轉支架（圖1d）也具有自動點亮激光器的功能，并且可以旋轉激光筆，調整照射角度。

5 亞克力玻璃缸的高度為45cm，寬度為65cm，厚度為15cm。為了保證不漏水，材料厚度至少為8mm。缸體厚度要小，一是防止兩側的同學觀看實驗時出現較大的視覺偏差，二是防止激光穿透水霧或淡肥皂水時衰減太快。

6 亞克力水磚高度為65cm，寬度為10cm，厚度為8cm。同上，材料厚度至少為8mm。實驗時在內部裝入淡肥皂水。

3 實驗現象

此實驗裝置是利用加濕器產生的水霧來顯示空氣中的光路，利用淡肥皂水來顯示水中的光路。加濕器產生的霧氣不能太濃，否則激光衰減的太厲害。淡肥皂水的配置方法是：用潮濕的洗衣皂在水中來回晃動幾下即可。

1 光的折射

器材選擇：圖1中的a、b、c、e。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接，通入濃度適宜的水霧，將激光筆固定在攝影三角架上，效果如圖2所示（缸體后方襯入黑色塑料板，以免受外界光線干擾）。

2 光通過玻璃磚（水磚）

器材選擇：圖1中的a、b、c、e、f和玻璃磚。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接，通入濃度適宜的水霧。將激光筆固定在攝影三角架上。大玻璃磚放入容器中。效果如圖3左所示（襯入黑色塑料板）。

水磚中裝入淡肥皂水，替換剛才的玻璃磚，效果如圖3右所示，可以看出水磚中的折射光線比玻璃磚中的強。

3 光的反射

器材選擇：圖1中的a、b、d、e和一只平面鏡。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接。通入濃度適宜的水霧。將激光筆固定在旋轉支架上，亞克力缸底部放入一只平面鏡，效果很好。

4 小結

演示實驗的可視化和大型化一直是眾多物理教師在光學教學中所關注的問題。該實驗裝置可以演示初中物理光學部分的所有實驗。且可視性非常好。憑借這套設備，周小奮老師在江蘇省教研室組織的2012年初中物理優課評比活動，獲得了《光的折射》組一等獎第一名的成績。

（欄目編輯 王柏廬）