何 剛

(云南省昆明市第十中學(xué) 云南 昆明 650000)

光的折射是初中物理中非常重要的光學(xué)現(xiàn)象，它是理解凸透鏡成像的基礎(chǔ)，也是解釋日常生活中許多光學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ).在教學(xué)中，通常采用的教學(xué)流程是：讓學(xué)生看清光路，找出規(guī)律，形成概念.然而目前課堂上演示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不明顯，觀察效果不佳，影響了教學(xué)效果.因此，設(shè)計(jì)出能夠清晰顯示光路的實(shí)驗(yàn)，是探究光的折射規(guī)律成功的關(guān)鍵，為此筆者對(duì)光的折射實(shí)驗(yàn)作了一些改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，現(xiàn)象明顯，效果較好.

1 實(shí)驗(yàn)中遇到的“困難”

上?？萍汲霭嫔绨四昙?jí)教材《物理》中，在探究光的折射規(guī)律時(shí),選擇的實(shí)驗(yàn)器材有光源、水槽、一個(gè)可折轉(zhuǎn)的光屏.教科書(shū)在探究光的折射規(guī)律時(shí)，比較模糊地給出了所選擇的實(shí)驗(yàn)器材，而經(jīng)驗(yàn)告訴我們，要讓學(xué)生看清折射現(xiàn)象中的光路，室內(nèi)背景光要盡可能暗些，水中還需添加墨水或牛奶等物質(zhì)，期待利用丁達(dá)爾效應(yīng)即懸浮微粒的散射效應(yīng)將光的傳播路徑顯現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生能夠更清楚地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.但是很難把握牛奶或者墨汁的量，如果少了，會(huì)使激光路徑與周圍的水對(duì)比度不夠而看不清；多了，又會(huì)使墨水或牛奶遮擋住射出水槽的激光，難以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.由于實(shí)驗(yàn)條件較復(fù)雜，操作難度較高，學(xué)生分組探究的可能性不大，教師演示時(shí)，可見(jiàn)度又很低，實(shí)驗(yàn)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(lái)呢？如何才能在改變?nèi)肷涔饩€時(shí)清晰地觀察到折射光線的變化？甚至如何可以測(cè)量出入射角和折射角的大小？

2 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

2.1 光源的改進(jìn)

圖1 實(shí)驗(yàn)所需硬PVC管

傳統(tǒng)教學(xué)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(dòng)，光源貼近光屏，操作不方便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯.為此，我們對(duì)光源進(jìn)行了改進(jìn)：選擇一根內(nèi)徑約為1.5 cm，長(zhǎng)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(gè)直徑約3 mm的小孔，選擇直徑約為3 mm的實(shí)心玻璃棒插入小孔，制成筆套(圖2).使用時(shí)，將激光筆插入筆套，可以將激光筆發(fā)出的點(diǎn)光源改變成線光源(圖3).

圖2 將點(diǎn)光源變?yōu)榫€光源的筆套

圖3 線光源

2.2 可折轉(zhuǎn)光屏的改進(jìn)

為了探究光的折射規(guī)律，在教學(xué)中常想到用可折轉(zhuǎn)的硬紙片作為光屏，但是紙片一旦被水浸泡，就會(huì)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(shí)驗(yàn)時(shí)間比較短暫，在實(shí)際操作中難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果.為此，我們選擇兩塊等大的長(zhǎng)方形玻璃板，將兩塊玻璃用膠布粘連成可以折轉(zhuǎn)的玻璃板.請(qǐng)復(fù)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(zhuǎn)玻璃板的旋轉(zhuǎn)軸作為對(duì)稱軸對(duì)稱地粘貼在上述玻璃板上，制成可折轉(zhuǎn)光屏(圖4) ,在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)就選擇以對(duì)稱軸作為法線.使用時(shí)，該折轉(zhuǎn)光屏上能夠清晰地顯現(xiàn)出光的傳播路徑，同時(shí)方便、有效地探究光的折射規(guī)律.

圖4 可折轉(zhuǎn)光屏

3 實(shí)驗(yàn)探究的效果

通過(guò)對(duì)光源和折轉(zhuǎn)光屏的改進(jìn)，水中不需要加入墨汁或者牛奶等物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰可見(jiàn)，在折轉(zhuǎn)光屏上可以清晰地觀察到折射光線和入射光線.對(duì)折轉(zhuǎn)光屏的改進(jìn)，方便探究光的折射規(guī)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(cè).同時(shí)在折轉(zhuǎn)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(guān)系(圖5).

圖5 光的折射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

初中學(xué)生知識(shí)的習(xí)得，很大程度上受到感性認(rèn)識(shí)的影響，所以在光的折射現(xiàn)象中，能夠清晰地顯示出光的傳播路徑是實(shí)驗(yàn)探究中需要解決的難題.我們通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，可觀察性得到了顯著的提高，為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)的感性材料，充分發(fā)揮、激發(fā)學(xué)生的求知欲.

1 王紅祥. 關(guān)于“光的折射”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案.物理通報(bào)，2011(10):51

2 盛建國(guó). 光的折射實(shí)驗(yàn)的改進(jìn).物理教學(xué)，2008(8):35

3 渠愛(ài)蓮. 淺議初中物理演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)——以光的折射實(shí)驗(yàn)為例.新課程，2010(11)：97