根據密度完成光的反射和折射的作圖方法

劉忠志

摘 要： 現行使用的初中物理教材中關于光的反射和光的折射涉及的知識較少，同時教材中的敘述比較簡單、枯燥，給初中二年級學生學習光的反射和光的折射的知識帶來了不便。作者經過三十多年的初中物理教學實踐與教學探索，逐步探索出一套讓初中學生很輕松、很容易就能掌握光的反射和光的折射的作圖方法，選擇適當的方法對學生掌握光的作圖有很大的幫助，按作圖順序進行編號，然后按編號進行作圖，最后根據介質的密度確定兩角的大小關系。

關鍵詞： 密度 順序 編號 作圖 技巧

現行的初中物理教材中關于光的反射和光的折射涉及的知識較少，同時教材中的敘述比較簡單、枯燥，給初中二年級的學生學習光的反射和光的折射的知識帶來一些不便，人民教育出版社出版的八年級物理教材中關于光的折射的敘述為：光線從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角。當入射角增大時折射角也增大。當光線從空氣垂直射入水中或其他介質中時，傳播方向不變。筆者在三十多年的初中物理教學實踐與教學過程中，發現初中二年級學生在學習光學知識的過程中感到最困難的兩個問題是：一是根據光的反射定律和光的折射規律的作圖；二是對凸透鏡成像規律的掌握。對此，筆者經過三十多年的初中物理教學實踐與教學探索，逐步探索出一套讓初中學生很輕松、很容易就能掌握光的反射和光的折射的作圖技巧和方法，選擇適當的方法按作圖順序進行編號，然后按編號進行作圖。有助于學生突破根據光的反射定律和光的折射規律的作圖這一教學難點，順利掌握根據編號完成光的反射定律和光的折射規律的作圖的正確方法，最后根據介質的密度確定兩角的大小關系。該作圖方法的具體實施過程分以下幾步：①作兩種物質的交界面（界面）；②畫入射光線；③標出入射點；④過入射點作法線；⑤在圖中標出入射角；⑥根據介質的密度確定反射光線和折射光線。

1.根據該方法完成光的反射的作圖

具體方法如圖1所示：

①從兩種物質中找到它們的界面MN；

②畫入射光線AO；

③標出入射點O：入射光線和界面的交點；

④畫法線：過入射點O作界面的垂線EF⊥MN；

⑤標出入射角：入射光線和法線的夾角∠AOE；

⑥根據光的反射定律和兩側介質的密度（法線兩側是同種介質密度相同）確定反射光線OB；

⑦使反射角∠BOE=入射角∠AOE。

2.根據該方法完成光的折射的作圖的具體方法分兩種情況

（1）第一種介質的密度小于第二種介質的密度的作圖如圖2所示：

①從兩種介質找到它們的界面MN；

②畫入射光線AO；

③標出入射點O：入射光線AO和界面MN的交點O；

④畫法線：過入射點O作界面的垂線EF⊥MN；

⑤標出入射角：入射光線和法線的夾角∠AOE；

⑥畫光的入射光線AO的延長線OC（使∠COF=∠AOE，過頂角相等）；

⑦根據第一種介質的密度小于第二種介質的密度的關系在對頂角∠FOC內畫折射光線OB；

⑧使折射角∠BOE<入射角∠AOE。

（2）第一種介質的密度大于第二種介質的密度的作圖如圖3所示：

①從兩種介質找到它們的界面MN；

②畫入射光線AO；

③標出入射點O：入射光線AO和界面MN的交點O；

④畫法線：過入射點O作界面的垂線EF⊥MN；

⑤標出入射角：入射光線和法線的夾角∠AOE；

⑥畫光的入射光線AO的延長線OC（使∠COF=∠AOE，過頂角相等）；

⑦根據第一種介質的密度小于第二種介質的密度的關系在對頂角∠FOC內畫折射光線OB；

⑧使折射角∠BOE<入射角∠AOE。

通過上述三種基本作圖的教學，讓學生通過適當練習，能夠在很短時間內順利掌握根據密度和編號掌握光的反射定律和光的折射規律的作圖的正確方法，根據介質的密度確定兩角的大小關系。經過長期的教學實踐，初中二年級學生在完成作業和檢測中光的反射定律和光的折射規律的作圖正確率極高，很少有學生出現錯誤。借此機會筆者愿將該教學方法與各位同行分享，為初中物理教學獻出自己微薄的力量。

參考文獻：

[1]彭前程.八年級物理上冊光的反射和光的折射[Z].82.北京：人民教育出版社，2012.