巧用玻璃砖观察光的全反射

贺元媛

(邯郸市第一中学 河北 邯郸 056002)

在讲解普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-4》第十三章光第二节“光的全反射”时，可以用一种简单的方法演示光的全反射，效果明显而且操作简单．

实验仪器：7～8块相同的玻璃砖，酒精灯．

操作步骤：(1)如图1，将玻璃砖的前后面对接，摆成曲线形形状.

(2)将酒精灯放于玻璃砖后，在玻璃砖前面观察，可看到清晰的火焰的像．

图1

苏科版教材八年级上册第四章“光的折射 透镜”第二节“透镜”中的第5题如下.

【原题】在利用太阳光测凸透镜焦距的实验中，小华拿一个凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，如图1所示．当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得该光斑到凸透镜的距离为L，小华推测凸透镜的焦距f一定大于L.

(1) 你认为小华的推测对吗？

(2)设计一个简易的实验，检验小华所做推断的正误．

图1

教材提供的参考答案如下.

答案：(1)错误．

提示：太阳光经凸透镜折射可以在图2的a,b两处形成两个同样大小的光斑，一个在焦点以内，一个在焦点以外．

图2

(2)提示：将教材上图1中的纸左右移动，找到一个最小、最亮的光斑；然后将纸靠近凸透镜移动一小段距离，再远离凸透镜移动相同一小段距离，会发现两个相同大小的光斑．

分析：显然，关于第(1)问的分析值得商榷．如果仅仅从“当在纸上呈现一个并非最小的光斑时”的文字叙述来考虑(不看图1)，“太阳光经凸透镜折射可以在图2的a,b两处形成两个同样大小的光斑，一个在焦点以内，一个在焦点以外”的分析是对的.但是如果有“如图1所示”，就应该再现情景.用一个焦距为10 cm的凸透镜来做这个实验，出现图示情景(注意凸透镜的左上角：通过凸透镜所观察到的纸的部分以及桌的边缘部分是倒立的)，凸透镜与纸的距离明显大于10 cm.此时，用一个白炽灯在较远处照射凸透镜，会看到一个完全如图1所示的情景．所以小华的推测是错误的，但不是“图2的a,b两处形成两个同样大小的光斑，一个在焦点以内，一个在焦点以外”，而一定是“在焦点以外”.故该凸透镜的焦距一定小于L．