光現(xiàn)象探究題例解

光現(xiàn)象中涉及到的知識點(diǎn)有：光的直線傳播，光的反射和折射規(guī)律，平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用，這些知識點(diǎn)與生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系，能夠創(chuàng)設(shè)實(shí)際問題情景，是科學(xué)探究的良好切合點(diǎn)，特別是光的反射、折射、凸透鏡成像等，成為光現(xiàn)象中科學(xué)探究的熱點(diǎn)。

例1在研究光的折射時，小明知道了光從空氣斜射入水中時。折射角小于入射角：光從水斜射入空氣中時，折射角大于入射角，小明想：光在其他透明介質(zhì)的分界面發(fā)生折射時有什么規(guī)律呢?即什么條件下折射角小于入射角，什么條件下折射角大于入射角?

為了研究這個問題，他在老師的指導(dǎo)下做了如下實(shí)驗(yàn)：讓一激光手電筒射出的光束從水斜射入玻璃，再從玻璃依次斜射入冰、空氣中，其光路如下圖1所示，然后老師又告訴他光在一些透明介質(zhì)中的傳播速度，如下袁。

試回答：

(1)針對小明提出的問題，仔細(xì)觀察圖中的光路，對照表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，你能得出什么結(jié)論?

(2)根據(jù)你得出的結(jié)論，請?jiān)趫D2中畫出光由玻璃斜射入酒精中時。折射光線的大致位置。

解析這是一個探究光在不同介質(zhì)中傳播角度的問題，題中已給出研究的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們只要結(jié)合實(shí)驗(yàn)圖示中的角度與表中給出的速度就能得到相關(guān)的結(jié)果，并把這一結(jié)果應(yīng)用到第(2)小題中，這是屬于科學(xué)探究過程中的實(shí)驗(yàn)分析能力和應(yīng)用的探究，我們不僅要學(xué)會提出問題和進(jìn)行猜想、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面的方法，也要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論并把結(jié)論在實(shí)際中應(yīng)用，所以本題要考查的是得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力和應(yīng)用能力。

答(1)光從傳播速度大的介質(zhì)斜射人傳播速度小的介質(zhì)中時。折射角小于入射角；光從傳播速度小的介質(zhì)斜射入傳播速度大的介質(zhì)中時，折射角大于入射角，

(2)光路圖略，(提示：光在酒精中的傳播速度要大于在玻璃中的傳播速度，所以光在酒精中的折射角要略大于在玻璃中的入射角)

例2在科幻小說《往日之光》中，作者鮑勃·肖幻想了一種慢透光玻璃，講述了一段美麗動人的故事：

想像有一種玻璃，光在這種玻璃中運(yùn)動的速度極慢，通過半厘米厚需要10年，比蝸牛的速度還慢得多，當(dāng)一塊慢透光玻璃制出來時，望上去總是一片漆黑，因?yàn)檫€沒有光穿過它，把這種玻璃放在風(fēng)景秀麗的林中、湖邊，帶著這些美麗的景致的光陷入慢透光玻璃中，10年也出不來，把在這種地方放了10年的玻璃鑲在城市住宅的窗戶上，那么，在下一個10年中，這個窗子外面便仿佛呈現(xiàn)出林中、湖泊的美景，各種動物無聲地前來飲水，空中百鳥飛翔，日夜在交替，季節(jié)在變化，身在鬧市，如居山林。

這確實(shí)是一個有意思的幻想，但關(guān)鍵是要降住飛馳的光，科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，部分科幻已經(jīng)開始變成現(xiàn)實(shí)。

(1)本文作者進(jìn)行科學(xué)幻想的依據(jù)是什么?

(2)在生活和學(xué)習(xí)中你一定也有許多奇思妙想吧，簡要寫出一種想像及其依據(jù)，

解析這是一道屬于閱讀理解式的探究題，文中的想像其實(shí)是種假設(shè)，假設(shè)雖然可以無約束，但也不能憑空猜想，猜想或假設(shè)要有理論依據(jù)，本題就是在合理的猜想基礎(chǔ)上想像的一種情景，科學(xué)原理告訴我們。光在不同的介質(zhì)中傳播速度是不同的，那么能否想像或?qū)ふ业揭环N讓光速極慢的介質(zhì)，那樣的話，光在其中就能折射出各種景象來，也就是本題展現(xiàn)的情景。

答 (1)光在不同的介質(zhì)中傳播的速度不同。

(2)常溫下制成超導(dǎo)體，依據(jù)是超導(dǎo)材料與溫度有關(guān)，(其他答案也可)

例3在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中：第1小組同學(xué)依次把點(diǎn)燃的蠟燭、透鏡、光屏放在光具座上，但是，在實(shí)驗(yàn)中無論怎樣移動光屏都找不到清晰的像，請你幫他們找出一個可能的原因：______________________________________________。

其他的實(shí)驗(yàn)小組分別進(jìn)行了若干次操作，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄在下面表格中，

(1)請分析第l、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，你能得到什么結(jié)論?(寫出兩簪即可)

(2)在第5次實(shí)驗(yàn)中，從_______側(cè)通過透鏡可以看到在_______一側(cè)放大的像。

解析 凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)探究是光現(xiàn)象中的一個重要實(shí)驗(yàn)。這里涉及到科學(xué)探究的各個方面，有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、規(guī)律的得出、不能成像的原因等方面，本題中第1小組的同學(xué)找不到清晰的像就屬于可能性方面的探究，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得到結(jié)論屬于實(shí)驗(yàn)分析能力的考查，從物距、像距、像的性質(zhì)(大小、正倒)幾方面可以得到較多的結(jié)論，第5次實(shí)驗(yàn)中物距已在1倍焦距以內(nèi)，因此只能成正立、放大的虛像，且像成在物體的同側(cè)。

答找不到清晰的像的原因可能是：①蠟燭的燭焰、透鏡、光屏三者的中心不在同一直線上；②蠟燭放在了焦點(diǎn)上；③蠟燭放在了焦點(diǎn)以內(nèi)；④蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間，但離焦點(diǎn)過近，成像較遠(yuǎn)，光具座不夠長，光屏承接不到像，

(1)物距大于焦距時像是倒立的；物距越大，像距越小；物距越小。像距越大；物距大于2倍焦距時成縮小的像。

(2)光屏 蠟燭