让光沿曲线跑

鲁文文

1.设计实验

实验目的：了解光的全反射，知道光的全反射在生活中的应用。

实验材料：激光笔一支、透明塑料瓶一个、剪刀或者钉子。

2.实验步骤

（1）用剪刀在透明塑料瓶的中下部开一个小洞。洞的大小以透明塑料瓶中装满水后。水流可以以抛物线形式流出为宜。

（2）将透明塑料瓶中装满水。同时打开激光笔。从小洞的背面照射。如图1。观察实验现象。

3.观察思考

通过实验。我们发现。激光笔发出的光沿直线射入透明塑料瓶。没有水流出时。光在水中是沿着直线前进的。但是。当有水从小孔里流出时，水流弯曲，光线也跟着弯曲。如图2。激光笔射出的光为什么没有继续沿直线向前传播。而是和弯曲的水流一起变成了弧形？

4.拓展延伸

我们知道，在同一种均匀介质中。光是沿直线传播的。但当光遇到障碍物时便会改变传播方向。这种现象称为光的反射。当光从一种介质（水或玻璃）斜射入另外一种介质（空气）中时，传播方向也会发生变化。这种现象叫光的折射。

在今天的实验中。根据光具有沿直线传播的性质。光理应直线穿过塑料瓶。但实际上光却被水流抓住。在水流中重复地进行着反射（如图3），跑不出水流之外。光像这样在物体的边界面上被全部反射的现象就属于全反射现象。

什么是全反射现象呢？当光从水或玻璃中斜射向空气时，会发生折射现象，折射角大于入射角，如图4甲。入射角增大。折射角也增大。当入射角增大到某一角度时，折射角增大到90°，如图4乙，此时的入射角称为临界角。当入射角大于临界角时。折射光线就会消失，入射光线全部被反射回原介质中，如图4丙。这种现象称为光的全反射现象。

第一位做类似实验的人是英国物理学家丁达尔。1870年。丁达尔为了讲光的反射原理。在装满水的木桶上钻一个孔。然后用灯从桶上边把水照亮。人们看到放光的水从小孔里流出来，水流弯曲。光线也跟着弯曲。丁达尔经过研究。总结出全反射规律。光在水流或细长玻璃中发生多次全反射。就可以把光从一端传到另一端。光纤通信、胃镜中的光纤电缆等都是利用这种方法来传递信号的。

责任编辑 程哲endprint