光的反射定律實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

河北省承德縣第二中學(xué) 李海冰

一、目的

物理課本上做光的反射定律實(shí)驗(yàn)采用如圖1 所示的實(shí)驗(yàn)裝置。具體實(shí)驗(yàn)步驟：首先用激光筆照射在平面鏡上，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出光的反射定律。

采用課本上提供的實(shí)驗(yàn)器具及方法驗(yàn)證光的反射定律存在掌握不好激光筆方向、反射光線不是很明顯的弊端。為了解決這個(gè)問題，我設(shè)計(jì)制作了一套新的驗(yàn)證光的反射定律的實(shí)驗(yàn)裝置，其最大特點(diǎn)就是激光筆可以固定不動。整套裝置可操作性強(qiáng)，便于學(xué)生使用，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，易觀測。

圖1

二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及制作說明

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2 所示，具體制作方法如下：

1.找一塊厚度是2cm的長方形木板，在中間稍靠左位置用螺絲固定一塊較薄的圓形木板，圓形木板可以自由轉(zhuǎn)動。

2.把圓形木板用紅黃相間的紙條等分成16 份，方便記錄角的度數(shù)，在圓形木板的圓心位置固定一個(gè)平面鏡。

3.在木板中間稍靠右的位置固定一個(gè)帶有玻璃管的激光筆。由于激光筆光線較細(xì)，我在激光筆前面固定了一段玻璃管，這樣使光線變粗，便于觀察。

4.在圓盤上放置三角形和長方形的玻璃磚各一塊，可以觀察光的折射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖2

三、探究光的反射定律

1.打開激光筆，使激光光束以某一角度照射木板圓心處固定的平面鏡，可觀測到反射光線，標(biāo)記反射角度。然后旋轉(zhuǎn)木板，調(diào)整激光筆的入射角度，觀測其反射光線及角度，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3 和圖4 所示。通過上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得出光的反射定律，即反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；反射角等于入射角。

圖3

圖4

2.旋轉(zhuǎn)圓盤，將激光筆調(diào)整到某一角度，打開激光筆，在刻度盤上標(biāo)注此時(shí)的反射光線的位置和激光筆的位置。然后旋轉(zhuǎn)圓盤，將激光筆位置調(diào)整到之前刻度盤上標(biāo)注的反射光線位置，再打開激光筆，可觀察到此時(shí)的反射光線經(jīng)過原來激光筆的位置，即前面的入射光線射出，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖5 和圖6所示。由此可得出結(jié)論：在光的反射中，光路是可逆的。

圖5

圖6

3.轉(zhuǎn)動圓盤，將激光筆位置調(diào)整到與平面鏡垂直位置，打開激光筆，可觀測到如圖7所示現(xiàn)象，由此得出：如果光線垂直入射，反射光線會沿著入射光線的方向返回。

圖7

四、探究光的折射現(xiàn)象

探究光的折射定律的操作步驟如下：轉(zhuǎn)動圓盤，使激光筆光束照在三角形玻璃磚上，會發(fā)現(xiàn)光線通過玻璃磚后，會向厚的方向偏折，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖8所示。這給以后學(xué)習(xí)凸透鏡對光有匯聚作用做了鋪墊。轉(zhuǎn)動圓盤，使激光筆發(fā)出的光束照在長方形玻璃磚上，會發(fā)現(xiàn)光線通過玻璃磚后出現(xiàn)兩次偏折，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，如圖9所示。

圖8

圖9

五、裝置改進(jìn)的意義

1.用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，激光筆不動，轉(zhuǎn)動圓盤，可以直觀觀測得出光的反射定律和折射定律。

2.把激光筆前面加一個(gè)玻璃管，使原來的激光線變成了激光束，并且把激光筆固定在硬木板上，解決了角度不合適的問題。

3.把平面鏡和玻璃磚固定在可以轉(zhuǎn)動的并且用紅黃相間的彩色紙標(biāo)記的刻度盤上，轉(zhuǎn)動圓盤，就可以清楚看到入射角、反射角的大小，直觀性很強(qiáng)。

4.器材用木板和螺絲固定，以免在搬動和使用過程中零件掉下，耐用性也很強(qiáng)。

5.把各個(gè)器材均勻分布在圓盤和木板上，色彩鮮艷，大大增強(qiáng)了美觀性。