巧用普通摄像头做好光学演示实验

徐胜强

桐乡市第一中学，浙江省桐乡市314500

1 光在水中的全反射实验

1.1 基本仪器

5角硬币一枚、玻璃水槽一个、普通摄像头一个，电脑、投影仪、玻璃胶一支、透明度好的保险膜一张、橡皮筋十根、电吹风一个。

1.2 具体操作

1）将普通摄像头改装成水下摄像头：市场上现成的水下摄像头可以买到，但价格太贵，高中物理教师可以用普通摄像头改装，首先将摄像头拆开，用玻璃胶将摄像头内线路板胶住，待玻璃胶干后将摄像头装好。然后用保鲜膜将摄像头包好，在引线处用橡皮筋扎紧并用电吹风吹一吹使扎紧处保鲜膜抱紧引线。（此处防水实际上是双保险，保鲜膜一旦漏水摄像头也不会损坏，因线路板已被玻璃胶胶住）

2）将5角硬币放入玻璃水槽中，然后向玻璃水槽中加一定的水（大约15cm深）

3）将改装好的摄像头与电脑相连后放入水中，调整好位置，让5角硬币上反射光线经水面全反射后进入摄像头中，我们可从电脑屏幕上看到5角硬币的像。お

1.3 思维发散

人在水下直接看水下的东西是什么样子、人在水下抬头往天上看又是什么样子？以上两个实验让老师带学生去做难度很大，但我可以用摄像头代替眼睛，将图像显示在屏幕上让学生看。

2 光的折射演示实验改进

2.1 基本仪器

5角硬币一枚、玻璃水槽一个、普通摄像头一个、电脑、投影仪。

2.2 传统的演示模式

教师把玻璃水槽放在讲台上，在玻璃槽中放一枚硬币，叫一位同学上讲台站在水槽前，适当改变头部位置，使眼睛恰好看不到硬币，然后保持眼睛和槽的位置不变，另一同学慢慢向玻璃水槽中倒水，随着水面的升高，该学生能观察到的现象是：发现硬币好象升高了，本来看不见的硬币慢慢进入该同学视线。お

该演示实验的弊端主要是：一位或几位同学上讲台做实验，其他同学坐在座位上当观众，但看不到实验现象，只能听老师或同学讲解所看到的实验现象，这种方式是达不到实验应有的目的，也很难引起班级其他学生的共鸣。

2.3 解决方案

用摄像头代替人的眼睛，摄像头将摄入的信息通过投影仪投射到屏幕上，让全班同学观看。具体操作的方法是：将摄像头通过电脑与投影仪连接，用摄像头对准玻璃水槽，移动硬币使硬币反射的光线刚好不能进入摄像头，然后请一位同学将水慢慢倒入玻璃水槽。全班同学坐在座位上通过屏幕可以清楚的看到硬币逐渐显露出来。おお

2.4 笔者体会

1）用摄像头将信息输入计算机大大提高了可视度，且高度保真；

2）用摄像头代替人的眼睛，给同学们灵活使用仪器提供了范例，用活生生的例子告诉同学们很多电子元器件的功能不是一成不变的，而是可以开动脑筋，挖掘出仪器的应有功能；

3）用眼睛直接看，人的头部可能会动，用摄像头代替人的眼睛克服了人头部可能稍微晃动的缺点。

3 证明折射光线也是可逆的

3.1 实验设计思路

我们给学生讲课时讲到：光线是可逆的，光线在空气中可逆很好证明，但光线发生折射时还可逆吗？能不能证明？将实验2中的硬币与摄像头换一个位置，不就可以证明折射光线也是可逆的吗？

3.2 基本仪器

以上实验（1）、实验（2）中的所有仪器。

3.3 具体操作

将摄像头通过电脑与投影仪连接，将摄像头放入玻璃水槽，移动上方硬币使硬币反射的光线刚好不能进入摄像头，然后请一位同学将水慢慢倒入玻璃水槽，通过屏幕可以清楚的看到硬币逐渐出现在屏幕上。お

本实验除了说明了折射光路可逆外，还说明了人在水中抬头往上看时视野会变大。

4 小结

几何光学是高中物理的重点内容,也是许多现代科技的基础知识，做好光学演示实验是理解和掌握全反射、折射规律的重要环节，但有很多光学演示实验可视度不高，这样大大影响了学生的学习，用摄像头代替人的眼睛有效克服了这一难点，同时也大大提高了学生学习的兴趣。

(栏目编辑王柏庐)