光的传播规律实验改进与创新

周徐英

【摘要】浙教版教科书初中《科学》关于光的传播规律（包括光的直线传播、光的反射和光的折射）实验现象不明显，难以直观显示光的传播路径，我对三个实验进行改进创新。采用保鲜盒中点燃香充烟尘，用铝箔纸制成反射面，使光路清晰可见，同时在原有实验的基础上增加了光的镜面反射、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。操作简单，直观形象；一物多用，低碳环保。

【关键词】光学实验；整合；改进； 创新

中国分类号：O43

一、实验来源

本实验选自浙教版教科书《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》。

光的传播规律包括光的直线传播、光的反射和光的折射，是初中《科学》中光学的重点，也是今后进一步学习光学相关知识的基础。实验能帮助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，让烟尘充满空间。取出燃香，盖上盒盖。

2.如图1所示，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：

保鲜盒中的烟尘能清楚直观地显示光的直线传播。以前也尝试用在空气中燃烟来显示光的传播路径，可是由于烟在空气中很容易飘散，效果不理想。现在采用保鲜盒，便于贮存烟尘，实验表明保鲜盒中的烟尘可持续一两个小时，不影响实验效果。

（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？

反射定律实验原型：

1.把一个平面镜M放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板由可以绕ON折转的E、F两块板组成，纸板上的直线ON垂直于镜面。

2.使EF两板面处于同一平面内，让一束光贴着纸板沿着某一个角度，射到O点，经过平面镜的反射，沿着另一个方向射出，在纸板上用红色笔描出入射光和反射光的径迹。

3.改变光束的入射角度，重做两次。换用其他颜色的笔描出入射光和反射光的径迹。

4.将F板绕ON前后转动，在F板上还能看到反射光吗？这一现象说明了什么？

5.取下硬纸板，用量角器量出入射角和反射角。

实验原型不足之处：

1.光的反射实验理论上可以通过控制激光的入射方向使光路呈现在纸板上，但实际操作中要使入射光线和反射光线都呈现在纸板上是不容易的。.实验操作难度较大，现象不明显。

2.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，图片缺乏真实感和说服力。

实验改进：

1.在保鲜盒顶部用透明胶布固定悬挂好一枚带线的铁钉作为法线；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.如图2所示，激光从保鲜盒侧面对准悬针与铝箔纸的交点入射，观察光的反射现象。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对应关系。进行多次实验，找出光的反射规律。

3.在上述实验基础上，选择45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”的事实。

4.如图3所示，讓两束平行光射向水平铝箔纸上可以看到明显的镜面反射现象。

5.如图4所示，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：

实验操作简便，很容易得到理想的实验效果，使学生清楚、深刻地掌握反射定律这一重点。这里增加了光的镜面反射和漫反射演示实验，便于学生学习镜面反射和漫反射现象，其中漫反射也遵循光的反射定律是难点，用折叠的铝箔来代表放大的粗糙反射面， 帮助学生理解，克服难点。

（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。

2.把水换成玻璃砖，重新做这个实验，结果表明：

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，加水至一半左右，往水中滴加1-2毫升牛奶，充烟。

2.如图5所示，激光从保鲜盒侧部对准悬线与水面交点入射，观察入射角和折射角之间的关系。改变入射角度，进行多次实验，总结出光的折射定律。

3.让学生从侧面观察折射光线、法线和入射光线，会发生重合，可以证明入射光线、法线和折射光线在同一平面上。

4.光从保鲜盒顶部或底部垂直射入水中时，传播方向不发生改变。实验优点： 图5所示。

保鲜盒下部是混了牛奶的浊液，上部是烟尘，实验时会清楚地显示出光从空气斜射入水中时发生的光的折射现象，而且还可以观察到光的折射同时伴随着光的反射。

（四）透镜对光的作用

书本没有凹透镜发散和凸透镜会聚实验演示。

创新实验：

如图6所示，在保鲜盒中央放置一凹透镜，充烟，让两束平行光对准凹透镜射入，可以看到平行光经过凹透镜时发散的现象；而图7让两束平行光从对准凸透镜入射，可以看到平行光经过凸透镜会聚的现象。

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，都是准备方便，操作简单但现象明显，对学生理解和掌握相关知识有很好的帮助。

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。

参考文献

【1】浙教版《科学》教科书[M].浙江教育出版社，2012（1）

【2】季洪祥 用简单实验创高效课堂——初中物理实验教学例谈- 《学生之友：下》，2012年 第6期

【3】张杰 初中物理高效课堂教学浅探 《中学物理（初中版）》- 2012年9期endprint