初中物理“光的折射”实验改进

何 刚

(云南省昆明市第十中学 云南 昆明 650000)

光的折射是初中物理中非常重要的光学现象，它是理解凸透镜成像的基础，也是解释日常生活中许多光学现象的基础.在教学中，通常采用的教学流程是：让学生看清光路，找出规律，形成概念.然而目前课堂上演示的实验现象并不明显，观察效果不佳，影响了教学效果.因此，设计出能够清晰显示光路的实验，是探究光的折射规律成功的关键，为此笔者对光的折射实验作了一些改进，实验改进后，现象明显，效果较好.

1 实验中遇到的“困难”

上海科技出版社八年级教材《物理》中，在探究光的折射规律时,选择的实验器材有光源、水槽、一个可折转的光屏.教科书在探究光的折射规律时，比较模糊地给出了所选择的实验器材，而经验告诉我们，要让学生看清折射现象中的光路，室内背景光要尽可能暗些，水中还需添加墨水或牛奶等物质，期待利用丁达尔效应即悬浮微粒的散射效应将光的传播路径显现出来，使学生能够更清楚地看到实验现象.但是很难把握牛奶或者墨汁的量，如果少了，会使激光路径与周围的水对比度不够而看不清；多了，又会使墨水或牛奶遮挡住射出水槽的激光，难以观察到实验现象.由于实验条件较复杂，操作难度较高，学生分组探究的可能性不大，教师演示时，可见度又很低，实验效果不够理想.如何才能把在空气中和水中的光路清晰显示出来呢？如何才能在改变入射光线时清晰地观察到折射光线的变化？甚至如何可以测量出入射角和折射角的大小？

2 实验器材的改进

2.1 光源的改进

图1 实验所需硬PVC管

传统教学中，使用常用的激光笔作为光源，要在光屏上显示出光路，要求手不能抖动，光源贴近光屏，操作不方便，实验现象不明显.为此，我们对光源进行了改进：选择一根内径约为1.5 cm，长约为6 cm的硬PVC管(图1)，在距一端约为0.5 cm处沿径向钻两个直径约3 mm的小孔，选择直径约为3 mm的实心玻璃棒插入小孔，制成笔套(图2).使用时，将激光笔插入笔套，可以将激光笔发出的点光源改变成线光源(图3).

图2 将点光源变为线光源的笔套

图3 线光源

2.2 可折转光屏的改进

为了探究光的折射规律，在教学中常想到用可折转的硬纸片作为光屏，但是纸片一旦被水浸泡，就会变形凸起，阻挡折射光线或入射光线的传播，且能够承受的实验时间比较短暂，在实际操作中难以达到实验效果.为此，我们选择两块等大的长方形玻璃板，将两块玻璃用胶布粘连成可以折转的玻璃板.请复印店帮忙在镀胶且贴膜的纸上打印量角器，将量角器以折转玻璃板的旋转轴作为对称轴对称地粘贴在上述玻璃板上，制成可折转光屏(图4) ,在实验操作时就选择以对称轴作为法线.使用时，该折转光屏上能够清晰地显现出光的传播路径，同时方便、有效地探究光的折射规律.

图4 可折转光屏

3 实验探究的效果

通过对光源和折转光屏的改进，水中不需要加入墨汁或者牛奶等物质，实验现象清晰可见，在折转光屏上可以清晰地观察到折射光线和入射光线.对折转光屏的改进，方便探究光的折射规律中所遵循的折射光线、入射光线在同一平面；折射光线和入射光线分居法线的两侧.同时在折转光屏上贴上的量角器，能够清楚地判断折射角和入射角的大小关系(图5).

图5 光的折射实验现象

初中学生知识的习得，很大程度上受到感性认识的影响，所以在光的折射现象中，能够清晰地显示出光的传播路径是实验探究中需要解决的难题.我们通过对实验器材的改进，使得实验现象更明显，可观察性得到了显著的提高，为学生提供了学习的感性材料，充分发挥、激发学生的求知欲.

1 王红祥. 关于“光的折射”实验的改进方案.物理通报，2011(10):51

2 盛建国. 光的折射实验的改进.物理教学，2008(8):35

3 渠爱莲. 浅议初中物理演示实验的改进——以光的折射实验为例.新课程，2010(11)：97