光的反射定律实验的改进

河北省承德县第二中学 李海冰

一、目的

物理课本上做光的反射定律实验采用如图1 所示的实验装置。具体实验步骤：首先用激光笔照射在平面镜上，然后根据实验现象得出光的反射定律。

采用课本上提供的实验器具及方法验证光的反射定律存在掌握不好激光笔方向、反射光线不是很明显的弊端。为了解决这个问题，我设计制作了一套新的验证光的反射定律的实验装置，其最大特点就是激光笔可以固定不动。整套装置可操作性强，便于学生使用，而且实验现象明显，易观测。

图1

二、实验装置图及制作说明

改进后的实验装置如图2 所示，具体制作方法如下：

1.找一块厚度是2cm的长方形木板，在中间稍靠左位置用螺丝固定一块较薄的圆形木板，圆形木板可以自由转动。

2.把圆形木板用红黄相间的纸条等分成16 份，方便记录角的度数，在圆形木板的圆心位置固定一个平面镜。

3.在木板中间稍靠右的位置固定一个带有玻璃管的激光笔。由于激光笔光线较细，我在激光笔前面固定了一段玻璃管，这样使光线变粗，便于观察。

4.在圆盘上放置三角形和长方形的玻璃砖各一块，可以观察光的折射实验现象。

图2

三、探究光的反射定律

1.打开激光笔，使激光光束以某一角度照射木板圆心处固定的平面镜，可观测到反射光线，标记反射角度。然后旋转木板，调整激光笔的入射角度，观测其反射光线及角度，实验现象如图3 和图4 所示。通过上述实验现象，可得出光的反射定律，即反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

图3

图4

2.旋转圆盘，将激光笔调整到某一角度，打开激光笔，在刻度盘上标注此时的反射光线的位置和激光笔的位置。然后旋转圆盘，将激光笔位置调整到之前刻度盘上标注的反射光线位置，再打开激光笔，可观察到此时的反射光线经过原来激光笔的位置，即前面的入射光线射出，实验现象如图5 和图6所示。由此可得出结论：在光的反射中，光路是可逆的。

图5

图6

3.转动圆盘，将激光笔位置调整到与平面镜垂直位置，打开激光笔，可观测到如图7所示现象，由此得出：如果光线垂直入射，反射光线会沿着入射光线的方向返回。

图7

四、探究光的折射现象

探究光的折射定律的操作步骤如下：转动圆盘，使激光笔光束照在三角形玻璃砖上，会发现光线通过玻璃砖后，会向厚的方向偏折，实验现象如图8所示。这给以后学习凸透镜对光有汇聚作用做了铺垫。转动圆盘，使激光笔发出的光束照在长方形玻璃砖上，会发现光线通过玻璃砖后出现两次偏折，实验现象非常明显，如图9所示。

图8

图9

五、装置改进的意义

1.用改进后的实验装置进行实验操作，激光笔不动，转动圆盘，可以直观观测得出光的反射定律和折射定律。

2.把激光笔前面加一个玻璃管，使原来的激光线变成了激光束，并且把激光笔固定在硬木板上，解决了角度不合适的问题。

3.把平面镜和玻璃砖固定在可以转动的并且用红黄相间的彩色纸标记的刻度盘上，转动圆盘，就可以清楚看到入射角、反射角的大小，直观性很强。

4.器材用木板和螺丝固定，以免在搬动和使用过程中零件掉下，耐用性也很强。

5.把各个器材均匀分布在圆盘和木板上，色彩鲜艳，大大增强了美观性。