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        對初中物理教學(xué)中“折射光路”問題的探討

        2019-06-18 10:04:40周金萍
        關(guān)鍵詞:折射角入射角

        周金萍

        【摘 要】本文在教材實驗的基礎(chǔ)上,增加了光在水和玻璃這兩種介質(zhì)間折射現(xiàn)象的探究,并總結(jié)出:折射角和入射角的大小與光在介質(zhì)中的傳播速率有關(guān)。通過例子“練習(xí)畫”折射現(xiàn)象中大致的光路圖,掌握所學(xué)知識,提高學(xué)生解決問題的能力。

        【關(guān)鍵詞】折射角;入射角;傳播速率;光路圖

        【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1671-8437(2019)10-0097-02

        教師在平時的教學(xué)活動中,根據(jù)實際情況,有時可以對教材內(nèi)容做適當(dāng)?shù)男扪a、重組,挖掘其內(nèi)在的學(xué)習(xí)線索。本文在教材實驗的基礎(chǔ)上,增加了光在水和玻璃這兩種介質(zhì)間折射現(xiàn)象的探究,加深學(xué)生對折射角與入射角大小關(guān)系的理解。

        1 針對光在折射時影響光路折射角大小因素的探究

        通過學(xué)習(xí)課本中的探究實驗可知:當(dāng)光通過空氣斜射入水或玻璃等其他透明介質(zhì)時,折射角小于入射角;當(dāng)光通過水或玻璃等透明介質(zhì)斜射入空氣時,折射角大于入射角。善于思考的學(xué)生會發(fā)出疑問:光從水中斜著射入玻璃中時,折射角大還是入射角大?在其他類型的透明介質(zhì)之間的分界面發(fā)生折射時呢?這其中存在什么統(tǒng)一的規(guī)律嗎?因此,我們選擇使用水和玻璃這兩種透明介質(zhì)再次進(jìn)行實驗探究。如圖1所示,我們將玻璃磚置入水中,使用紅色激光筆照射,使光從水中斜著射入玻璃,再由玻璃斜射入水中。根據(jù)實驗現(xiàn)象可得出初步結(jié)論:光從水中斜射入玻璃,折射角小于入射角,折射光線靠近法線;光從玻璃斜射入水中,折射角大于入射角,折射光線遠(yuǎn)離法線。

        綜合考慮光在玻璃、水、空氣這三種介質(zhì)中傳播的實驗現(xiàn)象,可畫出大致的折射光路,如圖2所示。同時結(jié)合光在玻璃中、水中、空氣中的傳播速率,如表1可知,當(dāng)光從空氣斜射入水中時,折射角小于入射角,此時從表格中的數(shù)據(jù)可以觀察到,光在水中的傳播速率小于在空氣中的傳播速率。當(dāng)光從水中斜射入玻璃時,折射角小于入射角,此時從表格中的數(shù)據(jù)可以觀察到,光在玻璃中的傳播速率小于水中的傳播速率。

        總結(jié)出一般規(guī)律:當(dāng)光從具有高傳播速率的介質(zhì)以一定角度傾斜射入具有低傳播速率的介質(zhì)中時,折射角小于入射角;當(dāng)光從具有低傳播速率的介質(zhì)以一定角度傾斜射入具有高傳播速率的介質(zhì)中時,折射角大于入射角(也就是說,當(dāng)發(fā)生折射時,傳播速率越大的介質(zhì)中的角也越大)

        為了讓同學(xué)們更好的理解這一規(guī)律,可以類比一個實例,如圖3所示。

        Ⅰ區(qū)為堅硬水泥路面,Ⅱ區(qū)為松軟的砂石路面,車子在Ⅰ區(qū)做勻速直線運動,當(dāng)?shù)竭_(dá)分界線處,車子左輪在Ⅱ區(qū),速率減小,右輪仍在Ⅰ區(qū),按原速率行使,這樣會因兩輪的速率不同而轉(zhuǎn)彎,待兩車輪都到Ⅱ區(qū)時,車子以較小的速率繼續(xù)直線運動。就像光在傳播速率不同介質(zhì)的界面處發(fā)生偏折一樣。這樣更便于學(xué)生理解和應(yīng)用,提高能力。

        2 應(yīng)用

        在學(xué)習(xí)光的折射現(xiàn)象時,你學(xué)習(xí)到了:光從低傳播速率的介質(zhì)斜射入高傳播速率的介質(zhì)中時,折射角大于入射角;光從具有高傳播速率的介質(zhì)斜射入低傳播速率的介質(zhì)中時,折射角小于入射角。

        根據(jù)光在各類不同透明介質(zhì)中的傳播速率(如表2),請在下面圖4、圖5中分別畫出光發(fā)生折射時的大致光路。

        【分析】關(guān)鍵是明白當(dāng)光從傳播速率大的介質(zhì)斜射入傳播速率小的介質(zhì)中時,折射角小于入射角;光從傳播速率小的介質(zhì)斜射入傳播速率大的介質(zhì)中時,折射角大于入射角。

        【解答】光路圖如6、圖7所示,只要求畫出折射光線的大致位置。

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