光的反射规律探究实验中的一些改进

  • 投稿萨娜
  • 更新时间2015-09-14
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江苏省南京市秦淮区第三初级中学物理组(210000)徐正

1实验内容及问题所在

1.1实验目的

总结光射到物体表面上发生反射的规律:

①反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧;

②反射角等于入射角。

1.2实验器材

(1)光的反射演示器,其结构如图1所示,M是一块平面镜,镶在一块木板上,白色光屏E垂直固定在木板上,白色光屏F可以绕垂直于镜面的ON轴转动,E、F屏上画有以O为圆心的圆弧,上面标有刻度。

(2)激光笔,射出的光辉可做入射光线。

1.3实验过程和方法

探究并验证反射光线跟入射光线和法线在同一平面内这一结论,通常都是:调整光源的位置,使一束光沿平面E内任一直线AO射到平面镜上的O点。在平面F处观察其上的反射光线,然后绕ON轴转动平面F(一般都是向后翻折),这样使得平面E和F不在同一面上,再观察F上是否有反射光线。若没有,就可以得出结论:反射光线跟入射光线和法线在同一平面内。

但是这里就存在一个逻辑问题,学生往往会问:当F面翻折后,反射光线为什么就不会移动呢?其实它可以向任何方向移动,只是没有落在F面上罢了。单凭着观察F面上无反射光线是不足以说明它仍在原处的。

2改进措施

2.1措施一

将本操作的顺序反过来施行,先在E面上朝着M入射一束光线AO,然后将F面绕ON轴前后旋转,让学生观察,F面旋转到什么样的位置时出现了反射光线。这样很明显,只有当平面F和平面E在同一平面内时,才会出现。这时教师再总结,显示光路的两个光屏在同一平面了,那么其上的反射光线、入射光线和法线也在同一平面内。

2.2措施二

因为平面在空间上具有延展性,所以仍旧是原本的操作顺序,当把F面翻折后,将E面向F面原来所处的位置平行移动,相当于将E面延展开去,再观察E面上有无反射光线。

2.3措施三

实验器材的改进,就是当F面翻折后,用一张白纸摆在F面的原处,和E面处于同一平面,然后再观察反射光线。这样的操作其实是措施二的另外一种方式,把理论上的物理解释转为现象上的简单操作。

2.4措施四

这是较为复杂的一种方法。如图2在光屏F上垂直放一块白板(可用支架固定),当反射光线射到白板上后会在其上呈现光点,然后翻折F,如果反射光线移动,光点也会随之移动。

3思考

光的反射实验是初中生建立光线概念后的初次空间认识,包括角度关系和光线位置关系,因为初中生没有接触到立体几何,所以对线面关系认识不够。如果不做探究实验,单凭教师的语言讲解,只会将问题复杂化、繁琐化。以上的4个改进起到了避免产生新问题和解释旧问题的作用。

收稿日期:2014-03-15