讓光沿曲線跑

魯文文

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤獾娜瓷?，知道光的全反射在生活中的?yīng)用。

實(shí)驗(yàn)材料：激光筆一支、透明塑料瓶一個(gè)、剪刀或者釘子。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用剪刀在透明塑料瓶的中下部開一個(gè)小洞。洞的大小以透明塑料瓶中裝滿水后。水流可以以拋物線形式流出為宜。

（2）將透明塑料瓶中裝滿水。同時(shí)打開激光筆。從小洞的背面照射。如圖1。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.觀察思考

通過實(shí)驗(yàn)。我們發(fā)現(xiàn)。激光筆發(fā)出的光沿直線射入透明塑料瓶。沒有水流出時(shí)。光在水中是沿著直線前進(jìn)的。但是。當(dāng)有水從小孔里流出時(shí)，水流彎曲，光線也跟著彎曲。如圖2。激光筆射出的光為什么沒有繼續(xù)沿直線向前傳播。而是和彎曲的水流一起變成了弧形？

4.拓展延伸

我們知道，在同一種均勻介質(zhì)中。光是沿直線傳播的。但當(dāng)光遇到障礙物時(shí)便會(huì)改變傳播方向。這種現(xiàn)象稱為光的反射。當(dāng)光從一種介質(zhì)（水或玻璃）斜射入另外一種介質(zhì)（空氣）中時(shí)，傳播方向也會(huì)發(fā)生變化。這種現(xiàn)象叫光的折射。

在今天的實(shí)驗(yàn)中。根據(jù)光具有沿直線傳播的性質(zhì)。光理應(yīng)直線穿過塑料瓶。但實(shí)際上光卻被水流抓住。在水流中重復(fù)地進(jìn)行著反射（如圖3），跑不出水流之外。光像這樣在物體的邊界面上被全部反射的現(xiàn)象就屬于全反射現(xiàn)象。

什么是全反射現(xiàn)象呢？當(dāng)光從水或玻璃中斜射向空氣時(shí)，會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，折射角大于入射角，如圖4甲。入射角增大。折射角也增大。當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角增大到90°，如圖4乙，此時(shí)的入射角稱為臨界角。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)。折射光線就會(huì)消失，入射光線全部被反射回原介質(zhì)中，如圖4丙。這種現(xiàn)象稱為光的全反射現(xiàn)象。

第一位做類似實(shí)驗(yàn)的人是英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾。1870年。丁達(dá)爾為了講光的反射原理。在裝滿水的木桶上鉆一個(gè)孔。然后用燈從桶上邊把水照亮。人們看到放光的水從小孔里流出來，水流彎曲。光線也跟著彎曲。丁達(dá)爾經(jīng)過研究?？偨Y(jié)出全反射規(guī)律。光在水流或細(xì)長(zhǎng)玻璃中發(fā)生多次全反射。就可以把光從一端傳到另一端。光纖通信、胃鏡中的光纖電纜等都是利用這種方法來傳遞信號(hào)的。

責(zé)任編輯 程哲endprint