初中物理“光的折射”實驗改進

何 剛

(云南省昆明市第十中學 云南 昆明 650000)

光的折射是初中物理中非常重要的光學現象，它是理解凸透鏡成像的基礎，也是解釋日常生活中許多光學現象的基礎.在教學中，通常采用的教學流程是：讓學生看清光路，找出規律，形成概念.然而目前課堂上演示的實驗現象并不明顯，觀察效果不佳，影響了教學效果.因此，設計出能夠清晰顯示光路的實驗，是探究光的折射規律成功的關鍵，為此筆者對光的折射實驗作了一些改進，實驗改進后，現象明顯，效果較好.

1 實驗中遇到的“困難”

上海科技出版社八年級教材《物理》中，在探究光的折射規律時,選擇的實驗器材有光源、水槽、一個可折轉的光屏.教科書在探究光的折射規律時，比較模糊地給出了所選擇的實驗器材，而經驗告訴我們，要讓學生看清折射現象中的光路，室內背景光要盡可能暗些，水中還需添加墨水或牛奶等物質，期待利用丁達爾效應即懸浮微粒的散射效應將光的傳播路徑顯現出來，使學生能夠更清楚地看到實驗現象.但是很難把握牛奶或者墨汁的量，如果少了，會使激光路徑與周圍的水對比度不夠而看不清；多了，又會使墨水或牛奶遮擋住射出水槽的激光，難以觀察到實驗現象.由于實驗條件較復雜，操作難度較高，學生分組探究的可能性不大，教師演示時，可見度又很低，實驗效果不夠理想.如何才能把在空氣中和水中的光路清晰顯示出來呢？如何才能在改變入射光線時清晰地觀察到折射光線的變化？甚至如何可以測量出入射角和折射角的大小？

2 實驗器材的改進

2.1 光源的改進

圖1 實驗所需硬PVC管

傳統教學中，使用常用的激光筆作為光源，要在光屏上顯示出光路，要求手不能抖動，光源貼近光屏，操作不方便，實驗現象不明顯.為此，我們對光源進行了改進：選擇一根內徑約為1.5 cm，長約為6 cm的硬PVC管(圖1)，在距一端約為0.5 cm處沿徑向鉆兩個直徑約3 mm的小孔，選擇直徑約為3 mm的實心玻璃棒插入小孔，制成筆套(圖2).使用時，將激光筆插入筆套，可以將激光筆發出的點光源改變成線光源(圖3).

圖2 將點光源變為線光源的筆套

圖3 線光源

2.2 可折轉光屏的改進

為了探究光的折射規律，在教學中常想到用可折轉的硬紙片作為光屏，但是紙片一旦被水浸泡，就會變形凸起，阻擋折射光線或入射光線的傳播，且能夠承受的實驗時間比較短暫，在實際操作中難以達到實驗效果.為此，我們選擇兩塊等大的長方形玻璃板，將兩塊玻璃用膠布粘連成可以折轉的玻璃板.請復印店幫忙在鍍膠且貼膜的紙上打印量角器，將量角器以折轉玻璃板的旋轉軸作為對稱軸對稱地粘貼在上述玻璃板上，制成可折轉光屏(圖4) ,在實驗操作時就選擇以對稱軸作為法線.使用時，該折轉光屏上能夠清晰地顯現出光的傳播路徑，同時方便、有效地探究光的折射規律.

圖4 可折轉光屏

3 實驗探究的效果

通過對光源和折轉光屏的改進，水中不需要加入墨汁或者牛奶等物質，實驗現象清晰可見，在折轉光屏上可以清晰地觀察到折射光線和入射光線.對折轉光屏的改進，方便探究光的折射規律中所遵循的折射光線、入射光線在同一平面；折射光線和入射光線分居法線的兩側.同時在折轉光屏上貼上的量角器，能夠清楚地判斷折射角和入射角的大小關系(圖5).

圖5 光的折射實驗現象

初中學生知識的習得，很大程度上受到感性認識的影響，所以在光的折射現象中，能夠清晰地顯示出光的傳播路徑是實驗探究中需要解決的難題.我們通過對實驗器材的改進，使得實驗現象更明顯，可觀察性得到了顯著的提高，為學生提供了學習的感性材料，充分發揮、激發學生的求知欲.

1 王紅祥. 關于“光的折射”實驗的改進方案.物理通報，2011(10):51

2 盛建國. 光的折射實驗的改進.物理教學，2008(8):35

3 渠愛蓮. 淺議初中物理演示實驗的改進——以光的折射實驗為例.新課程，2010(11)：97