讓光沿曲線跑

魯文文

1.設計實驗

實驗目的：了解光的全反射，知道光的全反射在生活中的應用。

實驗材料：激光筆一支、透明塑料瓶一個、剪刀或者釘子。

2.實驗步驟

（1）用剪刀在透明塑料瓶的中下部開一個小洞。洞的大小以透明塑料瓶中裝滿水后。水流可以以拋物線形式流出為宜。

（2）將透明塑料瓶中裝滿水。同時打開激光筆。從小洞的背面照射。如圖1。觀察實驗現象。

3.觀察思考

通過實驗。我們發現。激光筆發出的光沿直線射入透明塑料瓶。沒有水流出時。光在水中是沿著直線前進的。但是。當有水從小孔里流出時，水流彎曲，光線也跟著彎曲。如圖2。激光筆射出的光為什么沒有繼續沿直線向前傳播。而是和彎曲的水流一起變成了弧形？

4.拓展延伸

我們知道，在同一種均勻介質中。光是沿直線傳播的。但當光遇到障礙物時便會改變傳播方向。這種現象稱為光的反射。當光從一種介質（水或玻璃）斜射入另外一種介質（空氣）中時，傳播方向也會發生變化。這種現象叫光的折射。

在今天的實驗中。根據光具有沿直線傳播的性質。光理應直線穿過塑料瓶。但實際上光卻被水流抓住。在水流中重復地進行著反射（如圖3），跑不出水流之外。光像這樣在物體的邊界面上被全部反射的現象就屬于全反射現象。

什么是全反射現象呢？當光從水或玻璃中斜射向空氣時，會發生折射現象，折射角大于入射角，如圖4甲。入射角增大。折射角也增大。當入射角增大到某一角度時，折射角增大到90°，如圖4乙，此時的入射角稱為臨界角。當入射角大于臨界角時。折射光線就會消失，入射光線全部被反射回原介質中，如圖4丙。這種現象稱為光的全反射現象。

第一位做類似實驗的人是英國物理學家丁達爾。1870年。丁達爾為了講光的反射原理。在裝滿水的木桶上鉆一個孔。然后用燈從桶上邊把水照亮。人們看到放光的水從小孔里流出來，水流彎曲。光線也跟著彎曲。丁達爾經過研究。總結出全反射規律。光在水流或細長玻璃中發生多次全反射。就可以把光從一端傳到另一端。光纖通信、胃鏡中的光纖電纜等都是利用這種方法來傳遞信號的。

責任編輯 程哲endprint