光在不均匀介质中传播的实验设计

摘要：光在同种均匀介质中沿直线传播.我们很容易通过实验演示光在从一种介质进入另一种介质时发生折射的现象，但光在不均匀介质中发生折射的现象就不容易演示.教科版八年级物理上册，第四章第一节中的圖片展示的光在不均匀糖水中发生折射的现象很明显，但实际操作中却很难演示出来.

关键词：不均匀介质;折射;浓糖水;淡糖水

作者简介：竹晓鹏（1984-），男，四川成都人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理实验创新设计.

1教材中的实验

教科版八年级物理上册，第四章第一节中的实验（如图1）[1].教材中图片展示的是光在不均匀糖水中发生折射的现象很明显，但实际操作中却很难演示出来.

2实验器材及用品

（1）自制一个较窄的水槽（如图2），以减少糖的用量.水槽的背面贴一张黑色的纸作背景.

（2）用饮料瓶、细玻璃管和橡胶导管自制一个带止水夹的漏斗（能满足一次性将浓糖水倒入，如图3所示）.因为用一般的漏斗在注入糖水时会产生较多的气泡，影响实验现象的观察.

（3）用热水配制一杯300ml浓度大约为5%左右的蔗糖水，和一杯200ml浓度大约为20%以上的蔗糖水.然后在糖水中滴入极少量的墨水.

（4）一支强激光电筒和底座.

（5）一根玻璃棒用于搅拌，铁架台一个.

3实验操作

（1）按照图3所示将器材组装好，漏斗管直插水槽底部.

（2）将淡糖水慢慢注入水槽中，打开强激光电筒，可以观察到光在均匀的糖水中沿直线传播（如图4）.

（3）将浓糖水缓缓倒入漏斗中，打开止水夹让浓糖水从水槽底部慢慢注入，使水槽中的糖水下浓上淡变得不均匀，此时我们可以观察到原来沿直线传播的光线变弯了（如图五），说明光在不均匀糖水中会发生折射.

（4）用玻璃棒搅拌水槽中的糖水使其变均匀，此时我们观察到光又是沿直线传播的（如图6）.

4实验原理

该实验成功的关键是要在同一容器中配制出浓度差别较大的糖水，但很难直接配制出来.通过用漏斗从淡糖水底部注入，由于浓糖水密度较大，注入后留在底部，形成上淡下浓浓度差别较大的不均匀糖水.

5实验注意事项

浓糖水的体积要洽当，以加入后浓糖水和淡糖水的交界面刚好在光线入射处为宜，此时不需要调节强激光电筒的位置就能观察到光线由直线传播到变弯的过程.

若浓糖水的体积较少，则浓糖水注入完后不能观察到光线明显变弯，需将强激光电筒的位置向下平移才能观察到明显变弯的光线.

若浓糖水的体积较多，则浓糖水注入完后不能观察到光线明显变弯，需将强激光电筒的位置向上平移才能观察到明显变弯的光线.

参考文献：

[1]教科版物理教材编写组.物理（八年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2012.