探究光传播规律的创新学具

杨莉 李鸿 李建

太阳光是沿什么路径传播到地球上的呢？很多人都会依据生活经验回答“直线”。那么，光会一直沿直线传播吗？我们一起做一个学具，用它来深入探索光到底是如何传播的吧！

制作材料：

3 mm厚的透明亚克力板、玻璃胶、纸杯、超清水晶胶（A胶、B胶）、色粉少许、电子秤、搅拌棒、激光笔、水、牛奶、喷壶、白砂糖、烧水壶、漏斗。

将透明亚克力板裁剪成5块：2块10 cm×15 cm的透明亚克力板、2块10 cm×2.5 cm的透明亚克力板、1块 17 cm×5 cm的透明亚克力板。

制作过程：

1.用玻璃胶将4块长10 cm的亚克力板粘成一个高为10 cm的无盖无底的长方体，再将其粘在17 cm×5 cm的亚克力板上，形成一个开口朝上的容器。

2.把纸杯放在电子秤上，将示数清零。向纸杯中倒入30 gA胶、10 gB胶（质量比为3∶1），加入极少量色粉，保证液体有颜色但依旧透明，用搅拌棒搅拌均匀。

3.将混合后的液体沿亚克力板容器内壁缓缓倒入容器，占容器容积的1/3即可。用容器轻敲桌面，排出气泡，使液面水平。静置一晚，液体即可凝固成透明固体胶，和容器紧密贴合，如图2。

4.用烧水壶将水烧开，加入较多的白砂糖，熬制成浓糖水，装入一个杯子中备用。

实验探究：

1.向固体胶上方加入约为容器容积1/3的水（往水中加入一滴牛奶）。打开激光笔，讓光穿过容器底部的固体胶，观察到光在固体胶中沿直线传播，如图3。

2.让光穿过中间部分的水，观察到光在水中沿直线传播，如图4。

3.让光穿过空气，用喷壶向光路喷射水雾，观察到光在空气中沿直线传播，如图5。

4.将激光笔倾斜，让光穿过水和固体胶，观察到光在固液分界面发生偏折，如图6。

5.保持激光笔倾斜，用喷壶向容器中水面的上方喷射水雾，观察到在空气和水的分界面、水和固体胶的分界面，光都发生了偏折，如图7。

6.用漏斗将浓糖水倒到清水底部，形成下方质量分数大、上方质量分数小的糖水溶液。打开激光笔，让光穿过糖水溶液，观察到光在糖水溶液中弯曲，如图8。

结论：光只有在同种且均匀的介质中才会沿直线传播。

学具评估：

该学具制作简单，可复制性强，清洗后可直接放在实验室供学生连续使用，不易损坏。

相比塑料瓶，长方体的规则水槽更便于观察实验现象。

将水槽中固体胶与水组合，可以一次性探究光在不同介质中的传播情况，并有助于学生自主发现光在介质分界面偏折。

该学具还可以用于探究不均匀介质中光的传播情况，可探究范围广。