光的直线传播、反射、折射实验改进

一、实验来源

本实验选自浙教版义务教育教科书《科学》七年级下册第2章《对环境的察觉》的第4节《光和颜色》、第5节《光的反射和折射》以及第6节《透镜和视觉》.

光的直线传播、光的反射定律和光的折射规律是初中《科学》中光学的主要内容,也是今后进一步学习光学相关知识的基础.通过实验能加深学生对知识的理解和运用.因此,本实验在教材中的地位十分重要.

二、实验改进

(一)光的直线传播

直线传播实验原型：

1.将一束激光射到空气中,观察激光在空气中传播的路径.

2.将一束激光射到水中,观察激光在水中传播的路径.

3.将一束激光射到玻璃中,观察激光在玻璃中传播的路径.

实验原型不足之处：

光在透明的物质中不能清楚显示光的传播路径,学生不能直观地感受光的直线传播.

实验改进：

1.取一透明度较好的保鲜盒,点燃燃香置于保鲜盒内几秒钟,让烟雾充满空间,取出燃香,盖上盒盖.

2.激光从保鲜盒侧部射进,观察光的直线传播的现象.

实验优点：

充了烟的保鲜盒中能清楚直观地显示光的直线传播.

(二)光的反射

反射现象实验原型：

1.在桌面上放一面平面镜,将激光笔（或其他光源）发出的光束射到平面镜上,观察光传播方向的变化情况.

2.试着移动平面镜,你能否使激光射到教室里不同位置的物体上?

实验原型不足之处：

1.反射现象实验不能看到光路,较抽象.

2.实验操作难度较大,现象不明显.

3.缺少光的镜面反射和漫反射演示实验,书本只呈现了漫反射和镜面反射的模型图,图片缺少真实感和说服力.

实验改进：

1.在保鲜盒顶部用透明胶布悬挂好一枚带线的针作为法线；把一张部分折叠、部分平展的铝箔纸（作为反射面）铺在保鲜盒内底部,在保鲜盒表面用记号笔画上刻度（如图）；充烟.

2.激光从保鲜盒侧部对准悬针与铝箔纸的交点入射,观看光在空气中发生的反射现象.依次改变入射角度大小（30度、45度、60度）,观察反射角与入射角之间的依赖关系.进行多次实验,找出其中规律.

3.在上述实验基础上,选择60度角入射,让学生从侧面观察反射光线和入射光线,它们和法线一起发生重合,这就很直观地证明了“三线共面”的情况.

4.让两束平行光射向水平铝箔纸可以看到明显的镜面反射.

5.让两束平行光射向折叠过的凹凸不平的铝箔纸上可以看到明显的漫反射现象.

实验优点：

增加了光的镜面反射和漫反射演示实验,便于学生了解镜面反射和漫反射现象,并用折叠的铝箔来代表放大的粗糙反射面,帮助学生攻克漫反射也遵循光的反射定律这一难点.

(三)光的折射

折射现象实验原型：

1.让一束光线通过玻璃槽盖子上的狭缝斜射到水面,光进入水中时,其传播方向会发生变化吗?改变入射角大小,观察折射角的变化情况.

实验原型不足之处：

1.透明物质不能显示光的折射传播路线.

2.实验现象不明显,难以达到预期效果.

实验改进：

1.取保鲜盒,加入三分之一左右的水,往水中滴加牛奶1～2毫升,充烟.

2.激光从保鲜盒侧部对准悬线与水面的交点入射,观察空气中入射角和水中折射角之间的关系.改变入射角度大小,进行多次实验,得出光的折射规律.

实验优点：

实验时可清楚地观察到光从空气斜射入水中时发生光的折射现象,而且还可以看到折射同时伴随着光的反射.

(四)透镜对光的作用

创新实验：

在保鲜盒放置一凸透镜,充烟,两束平行光对准凸透镜入射,可以看到平行光经过凸透镜时会汇聚的现象；而让两束平行光从对准凹透镜入射,可以看到平行光经过凹透镜时会向外发散的现象.

三、实验创新

1.实验器材简单易得,本实验的器材除透镜外都是生活中很容易得到的,有利于引导学生利用身边的日常用品进行科学研究.

2.新增光的镜面反射、光的漫反射、凸透镜对光线会聚作用、凹透镜对光线发散作用等四个演示实验,都是准备容易,操作简单,效果理想,对学生理解和掌握相关知识是很好的补充.

3.这套装置整合了光的直线传播、光的反射和光的折射规律等,做到废物利用、一物多用,既节省了实验准备时间,又节约了实验器材,非常符合国家提出的节能减排、低碳生活的环保理念.

（作者单位：浙江省永康市永康中学）