駱夢(mèng)瑩

（四川省漢源縣第一中學(xué) 四川漢源 625302）

光的反射定律實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

駱夢(mèng)瑩

（四川省漢源縣第一中學(xué) 四川漢源 625302）

初中《物理》人教版八年級(jí)上冊(cè)第四章第二節(jié)中，有關(guān)探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)把一個(gè)平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙板ENF豎直地放在平面鏡上，紙板上的直線ON垂直于鏡面，如圖所示。

1.使一束光貼著紙板沿某一個(gè)角度射到O點(diǎn)，經(jīng)平面鏡反射，沿另一個(gè)方向射出。在紙板上用筆描出入射光EO和反射光OF的徑跡。改變光束入射的角度，多做幾次，換用不同顏色的筆記錄每次光的徑跡。

取下紙板，用量角器測(cè)量ON兩側(cè)的∠i和∠α，將數(shù)據(jù)記錄在表中。

2.紙板ENF是用兩塊紙板連接起來的。把紙板NOF向前折NOF向前折或向后折（如圖），研究三線共面。

3.在第一步的實(shí)驗(yàn)中，讓光逆著反射光的方向射到平面鏡，觀察反射光的路徑

通過以上三步實(shí)驗(yàn)探究出光的反射規(guī)律。

在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一，將科學(xué)探究列入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新的探索精神。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在物理教學(xué)中不管是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)都應(yīng)該具有科學(xué)性、可操作性、簡便性和可視性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)該直觀明顯，才能達(dá)到科學(xué)探究的目的。

然而，該實(shí)驗(yàn)在具體操作時(shí)發(fā)現(xiàn)有不足的地方：（1）在可操作性方面具有這些不足之處，一方面不容易讓紙板ENF一直豎直地放在平面鏡上，紙板上的直線ON垂直于鏡面。另一方面入射光必須沿著紙板射到平面鏡上也不容易操作。其次，要用筆描徑跡也不易操作。（2）在可視性方面不足之處，一方面要利用紙板反射光將光路顯示在紙板上才能才能觀察到入射光線和反射光線傳播的路徑。但是，在實(shí)驗(yàn)時(shí)由于不容易讓紙板ENF一直豎直地放在平面鏡上讓紙板上的直線ON垂直于鏡面從而導(dǎo)致入射光和反射光往往很難完整地顯示在紙板上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，另一方面，由于白天外部光很強(qiáng)相對(duì)來說從紙板上反射進(jìn)入眼睛的光很弱讓實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

所以，教材中介紹的實(shí)驗(yàn)方法不能產(chǎn)生滿意的效果。因此，筆者經(jīng)過研究將該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的不僅可以探究光的反射定律，還可以探究光的直線傳播的規(guī)律和光的折射定律，并且在省創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽中獲獎(jiǎng)，其改進(jìn)如下：

一、實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)

1.用有機(jī)玻璃制作一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的量角器代替紙板，量角器90°，刻線當(dāng)作法線，用有機(jī)玻璃自制密閉半圓形容器，將小平面鏡固定在底部并固定量角器與它垂直。

2.在容器頂部開小孔用于固定激光筆。

3.用強(qiáng)光激光筆代替一般激光筆。

4.用有煙的空氣代替一般空氣

5.用淡肥皂水或者裝入加有幾滴牛奶的水代替一般水

二、實(shí)驗(yàn)操作步驟

1.探究光的直線傳播

將點(diǎn)燃蚊香放入容器中充煙，用激光筆向容器中發(fā)射光觀察光沿直線傳播的現(xiàn)象。

2.探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將點(diǎn)燃蚊香放入容器中充煙。

（2）探究法線居中：向平面鏡發(fā)出入射光觀察入射光線、反射光線與法線的位置關(guān)系。

（3）探究兩角關(guān)系：向平面鏡發(fā)出入射光，入射角分別為40°、20°、0°觀察反射角（如圖所示）。

（4）探究三線共面：向平面鏡發(fā)出入射光，旋轉(zhuǎn)量角器，觀察反射光是否跟著量角器一起旋轉(zhuǎn)

（5）探究光路可逆：向平面鏡發(fā)出入射光，同時(shí)用另一只激光筆沿反射光的方向入射，觀察新的反射光沿什么方向射出。

3.探究光的折射定律實(shí)驗(yàn)步驟

（1）向容器中加入一定深度的淡肥皂水并向容器中充一定煙霧。

（2）探究法線居中：向平面鏡發(fā)出入射光觀察入射光線、折射光線與法線的位置關(guān)系。

（3）探究兩角關(guān)系：向水面任意一個(gè)角度發(fā)出入射光，觀察折射光與入射光比較偏離法線的情況；垂直入射觀察折射光傳播方向是否發(fā)生改變。

（4）探究三線共面：向水面發(fā)出入射光，旋轉(zhuǎn)量角器，觀察折射光線、法線、入射光線是否始終在同一平面上。

（5）探究光路可逆：向水面任意一個(gè)角度發(fā)出入射光，同時(shí)將另一激光筆沿折射光的方向入射，觀察新的折射光沿什么方向射出。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

1.使用有機(jī)玻璃制作一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的量角器代替紙板，可以方便直接從量角器上讀出入射角和反射角的度數(shù)，解決不方便描入射光線和反射光線問題，便于探究角度關(guān)系和三線位置關(guān)系。量角器可以向后折方便探究三線共面問題。

2.用有機(jī)玻璃自制密閉半圓形容器，將小平面鏡固定在底部并固定量角器與小平面鏡垂直?？梢栽谌萜髦谐錈?，讓光由帶煙的空氣襯托顯示出完整的光的傳播路徑，且用強(qiáng)光激光筆代替一般普通激光筆，即使是在外部光很強(qiáng)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也很容易觀察到光的傳播路徑其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都很明顯，很穩(wěn)定，可以提高可視度易于觀察。

3.在容器頂部開小孔用于固定激光筆，將小平面鏡固定在底部并固定量角器與小平面鏡垂直，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可以不用手固定激光筆和量角器就可以保證光路穩(wěn)定和量角器與平面鏡始終垂直，讓實(shí)驗(yàn)操作很方便和測(cè)出的角度更準(zhǔn)確，減小實(shí)驗(yàn)的誤差。

4.用有機(jī)玻璃自制密閉半圓形容器，可以在容器中裝中加入一定深度的淡肥皂水或加入加有幾滴牛奶的水，增加水的渾濁度可以襯托出光在水中的傳播路徑，并在容器上方充一定煙，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以完整觀察到光折射路徑，探究光的折射的規(guī)律，提高觀察的可視度。

5.就地取材、從生活中挖掘?qū)嶒?yàn)，自制簡易的實(shí)驗(yàn)器材其原材料常見（有機(jī)玻璃）、容易制作，一經(jīng)制好可以長期使用，易于推廣使用。

6.通過改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和時(shí)間不受限制，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可靠性、可操作性，激發(fā)學(xué)生興趣。