自制光的反射、折射演示器教具

摘要：文章主要论述了自制光的反射、折射演示器缘由，详细介绍了该仪器的一、用途：可探究①光的反射定律②光的折射定律③探究光的全反射现象④探究光路是可逆的，二、仪器的特点：①功能齐全②利用激光笔的优点③可旋转的旋臂作用④解决了三线共面⑤使用现象明显，取材简单，制作成本低，造形美观，三、简单介绍该教具的制作材料，四、重点介绍了该教具制作方法和使用方法，以及在使用中的注意事项。

关键词：自制光的反射、折射演示器，探究光的反射定律，探究光的折射定律。

几何光学在中学物理占有比较重要地位，而光的反射、折射定律是整个几何光学的基础，因此，对这两条定律的实验探究就显的尤为重要。从现有实验室配备仪器来看，虽然配有相应的教学仪器，但是实验效果都较差，尽管目前配有一件用激光光源作光学实验的仪器——激光光学演示器，但它有几点不足：①购买成本高，每台需要1000元；维护成本过高，要求每天通电半小时，长期搁置会缩短寿命。②激光管的使用寿命短（１至２年），不管使用与否，超过年限，需要到厂家邮购，不方便。基于上述的原因，所以自制了光的反射、折射演示器教具。

一、仪器的用途

本仪器可实验探究：①光的反射定律；②光的折射定律：既可探究光从光疏媒质射向光密媒质的折射现象（测出玻璃的折射率），又可以探究光从光密媒质射向光疏媒质的折射现象；③探究光的全反射现象（观察出临界角）；④探究在光的反射、光的折射现象中光路是可逆的。

二、仪器的结构图（图1），及配件

配件：①半圆形玻璃砖1块     

②平面镜1块   

③激光笔1支                

④360 刻度盘1个                                               

图1

三、仪器的特点

本仪器的特点有：①功能齐全：能实验探究几何光学两个主要定律；②利用激光笔作光源可清晰、直观显示光路；③利用可旋转的旋臂可以连续稳定改变入射角；④利用在反射面（折射面）截一小平面，折叠这一小平面让反射光线（折射光线）在这小平面处消失，解决三线共面这一教学难点⑤本教具在教学中使用现象明显，取材简单，制作成本低，造形美观。

 四、制作材料

长0.5m宽0.4m的木板1块、长0.2m宽0.2m的木板1块、1/4圆铁皮直径0.22m一块、小圆磁铁7个、长0.2m宽0.02m的铁条1根、螺丝若干、360 刻度盘一张、白色贴面纸若干

五、制作方法

（一）、取长0.5m宽0.4m的木板1块，锯成如图（2），圆的直径为0.24m,AC=BF=0.17m、DE=0.1m、CF=DE=0.29m、∠AOB=60°同时用长0.2m宽0.2m的木板1块做一个支架，使锯好的木板能竖直立在支架上。在圆面截一小平面，在圆背面安两个蝴蝶折叠这一小平面。

（二）、在横轴的下方、纵轴线上约0.02m处埋一个磁铁，使其面与木板相平，同时在木板的背面埋小磁铁一个如图（3）。

（三）、剪一块直径为0.22m的圆铁皮1/4，与一根长0.2m宽0.02m的铁条用A、B胶固定如图（4）使铁条露出铁皮0.14m如图（4），在铁条上支起一个小支架，用来固定激光光源。

（四）、用同一规格打孔机钻头在木板圆心与铁皮圆心处打孔，用略紧的螺丝栓住即可，同时配上可调节松紧的螺帽。

六、            使用方法

（一）、光的反射定律

（1）、调整光源，使入射光线沿刻度盘直射圆心，旋转旋臂90 ，入射光线仍直射圆心，且与法线重合将平面镜放在刻度盘中心，使镜面与横坐标重合；

（2）、旋转旋臂，使入射角为30 ，观察反射光线的方向，反射角的大小，同时比较入射角和反射角的大小，发现反射角等于入射角；

（3）、增大入射角，观察反射角，比较入射角和反射角的大小，法线、入射光线、反射光线的位置关系；

（4）、利用在反射面截一小平面，折叠这一小平面让反射光线在这小平面处消失，解决三线共面这一教学难点。

（5）、旋转旋臂，让光线逆着反射的方向射向镜面，会发现反射光线沿着入射光线方向射出。表明在光的反射现象中光路是可逆的。

探究光的漫反射

在探究完光的反射定律后，把平面镜换成漫反射镜，旋转旋臂，使入射角为30 ，观察反射光线的方向，并和镜面反射的反射光线进行比较。

(二）        、光的折射定律

将半圆形玻璃砖的圆心与刻度盘的圆心重合，半圆弧形朝下，半圆形玻璃砖的界面与横坐标重合。调整入射光线，使它对准圆心，同时与纵轴重合。 

（1）、探究光从光疏媒质射向光密媒质的折射现象：慢慢地改变入射光线，观察折射光线变化，同时注意比较入射角和折射角的大小，法线、入射光线、折射光线的位置关系，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，。

（2）、探究光从光密媒质射向光疏媒质的折射现象：①、调整入射光线，使它透过半圆形玻璃直射圆心，②、注意观察折射光线，③、慢慢地改变入射光线，观察折射光线变化，同时注意比较入射角和折射角的大小，法线、入射光线、折射光线的位置关系。

（3）、旋转旋臂，让光线逆着折射光线方向射向界面，会发现折射光线沿着入射光线方向射出。表明在光的折射现象中光路是可逆的。

探究全反射^[1]

根据光的折射定律可知此时折射角大于入射角，慢慢地增大入射角，折射角也随着增大，但入射角始终小于折射角，当入射角增大到某一值时，折射角为90 时，折射光线消失，发生全反射。

    七、注意事项：

①、实验应在较暗的教室进行；

②、光线调整要准确，半圆形玻璃砖的圆心应对刻度盘的圆心，平面镜的镜面应与刻度盘的横轴重合，否则误差较大；

③、激光笔不得对准人的眼睛，否则会伤眼睛；

④、激光笔用的时候电流大，宜间歇使用；

⑤、激光笔不用时，应把电池取出。

参考文献: