光在不均勻介質(zhì)中傳播的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

摘要：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.我們很容易通過實(shí)驗(yàn)演示光在從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)發(fā)生折射的現(xiàn)象，但光在不均勻介質(zhì)中發(fā)生折射的現(xiàn)象就不容易演示.教科版八年級(jí)物理上冊(cè)，第四章第一節(jié)中的圖片展示的光在不均勻糖水中發(fā)生折射的現(xiàn)象很明顯，但實(shí)際操作中卻很難演示出來.

關(guān)鍵詞：不均勻介質(zhì);折射;濃糖水;淡糖水

作者簡介：竹曉鵬（1984-），男，四川成都人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì).

1教材中的實(shí)驗(yàn)

教科版八年級(jí)物理上冊(cè)，第四章第一節(jié)中的實(shí)驗(yàn)（如圖1）[1].教材中圖片展示的是光在不均勻糖水中發(fā)生折射的現(xiàn)象很明顯，但實(shí)際操作中卻很難演示出來.

2實(shí)驗(yàn)器材及用品

（1）自制一個(gè)較窄的水槽（如圖2），以減少糖的用量.水槽的背面貼一張黑色的紙作背景.

（2）用飲料瓶、細(xì)玻璃管和橡膠導(dǎo)管自制一個(gè)帶止水夾的漏斗（能滿足一次性將濃糖水倒入，如圖3所示）.因?yàn)橛靡话愕穆┒吩谧⑷胩撬畷r(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的氣泡，影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察.

（3）用熱水配制一杯300ml濃度大約為5%左右的蔗糖水，和一杯200ml濃度大約為20%以上的蔗糖水.然后在糖水中滴入極少量的墨水.

（4）一支強(qiáng)激光電筒和底座.

（5）一根玻璃棒用于攪拌，鐵架臺(tái)一個(gè).

3實(shí)驗(yàn)操作

（1）按照?qǐng)D3所示將器材組裝好，漏斗管直插水槽底部.

（2）將淡糖水慢慢注入水槽中，打開強(qiáng)激光電筒，可以觀察到光在均勻的糖水中沿直線傳播（如圖4）.

（3）將濃糖水緩緩倒入漏斗中，打開止水夾讓濃糖水從水槽底部慢慢注入，使水槽中的糖水下濃上淡變得不均勻，此時(shí)我們可以觀察到原來沿直線傳播的光線變彎了（如圖五），說明光在不均勻糖水中會(huì)發(fā)生折射.

（4）用玻璃棒攪拌水槽中的糖水使其變均勻，此時(shí)我們觀察到光又是沿直線傳播的（如圖6）.

4實(shí)驗(yàn)原理

該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是要在同一容器中配制出濃度差別較大的糖水，但很難直接配制出來.通過用漏斗從淡糖水底部注入，由于濃糖水密度較大，注入后留在底部，形成上淡下濃濃度差別較大的不均勻糖水.

5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

濃糖水的體積要洽當(dāng)，以加入后濃糖水和淡糖水的交界面剛好在光線入射處為宜，此時(shí)不需要調(diào)節(jié)強(qiáng)激光電筒的位置就能觀察到光線由直線傳播到變彎的過程.

若濃糖水的體積較少，則濃糖水注入完后不能觀察到光線明顯變彎，需將強(qiáng)激光電筒的位置向下平移才能觀察到明顯變彎的光線.

若濃糖水的體積較多，則濃糖水注入完后不能觀察到光線明顯變彎，需將強(qiáng)激光電筒的位置向上平移才能觀察到明顯變彎的光線.

參考文獻(xiàn)：

[1]教科版物理教材編寫組.物理（八年級(jí)上冊(cè)）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2012.