如何探究光的折射规律

焦德平

你一定见过盛水的杯子里筷子发生了“弯折”的现象，在头脑中一定产生过疑问，为什么会有这样的现象？

提出问题

当光从一种介质射入另一种介质（比如光从空气射入水）中时，光的传播路径是怎样的？

进行猜想

光的传播路径有可能在两种介质的界面处发生改变.

设计并进行实验

（１）选取实验器材：激光笔、玻璃水槽、水．

（２）进行实验：①用激光笔发射一束光，从空气斜射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹；②改变入射光的倾斜角度，观察光束在空气中和水中的径迹；③改变入射光的角度，使之与水面垂直，观察光束在空气中和水中的径迹.

总结结论

光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折.猜想正确.

辅导教师点评

如何从生活现象中发现并提出物理问题，是我们需要培养的一种能力.通过分析可知，水中“筷子”上的光先后经过了水和空气两种介质进入我们的眼睛里.借鉴我们对光的反射现象进行的科学探究，那么，光在不同介质中的传播有什么特点或者规律呢？

在探究过程中，虽然猜想假设与实验探究的结果可以不一致，但是从对现象的分析以及我们对所学物理知识的积累和判断能力的提高（前面我们已经经历了声现象、光的反射现象等科学探究），应使我们的猜想有根有据，不要做不符合客观事实的猜想，更不要不假思索地胡乱猜想.本实验的猜想依据是：（１）杯中“筷子弯折”现象发生在界面处；（２）光在同种均匀介质中沿直线传播.

选取器材时，要本着实验效果明显、材料安全易取、操作方便等原则.采用空气和水作为两种介质，既可以满足探究条件，又可以就地取材，便于实验.其余器材还有线光源和演示光的传播路径的盛水器皿.由于灯泡属于点光源，不能作为研究某一传播方向的光源，所以我们可以采取将灯泡放在一个盒子里并在一个面上开出一条缝隙来得到线光源，也可以使用小激光等作为光源.用玻璃或者透明塑料等器皿可以达到清晰演示光路的作用.

从观察到的现象进行分析论证得出结论.光从空气斜射入水中时，在两种介质的界面确实发生了偏折（如右图），但垂直射入时，却是沿直线传播的.因此要注意在表述结论时语义表达准确.

从生活中常见的现象中抽象出所包含的物理知识，或将对物理探究所得到的结论应用到生活实践中去，是我们学习物理的主要目的.现在，你能用实验结论解释“杯中筷子弯折”现象了吧．

责任编辑程哲

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文