光的折射实验,你get了吗?
光的折射实验,你get了吗?
在中学物理课堂上,《光的折射》是一个非常有趣且重要的知识点。通过实验探究,如筷子折断实验和硬币消失再出现的现象,学生能直观地理解光的折射规律。这些实验不仅激发了学生对物理学的兴趣,还培养了他们的观察能力和科学思维。你是否也想尝试一下这些有趣的实验呢?快来一起探索光的奥秘吧!
光的折射原理
光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角。这种现象在生活中随处可见,比如放大镜、照相机、眼镜、望远镜、投影机等,都是利用了光的折射原理。
趣味实验
硬币消失实验
实验器材:不透明茶杯2个,硬币或者金属块一个,自来水适量。
实验步骤:
- 将硬币(金属块)放在杯底(为防止被水冲走,可用双面胶固定)。
- 从杯子上方(约45度角)向下看,调整我们眼睛观察的位置,使杯子边缘正好挡住硬币(金属块),此时是看不到硬币(金属块)的。
- 接着,向杯子里倒水,当水即将倒满时,硬币(金属块)逐渐出现在我们的视野内。
原理解释:硬币或金属块的消失和出现,是因为光线在空气跟水的交界面(O点)发生了折射,光线在经过O点以后,传播角度发生偏转。光线的折射使我们看见硬币或金属块在水中的虚像(A1)。
筷子折断实验
实验器材:透明玻璃杯、筷子、水。
实验步骤:
- 将筷子斜插入装有水的玻璃杯中。
- 从侧面观察,会发现筷子在水面处似乎发生了弯折。
原理解释:当光从水斜射入空气时,传播方向发生改变,使光线在不同介质的交界处发生偏折,这就是光的折射现象。由于光的折射,我们平时看到的池塘底部,是比它实际深度更浅的。
油水对比实验
实验器材:油100g、水100g、全透明圆柱状玻璃杯X2、筷子X2。
实验步骤:
- 向一个杯子里倒入油,另一个杯子里倒入等量的水。注意杯中液体不要太满,1/2 – 2/3即可。
- 往装水的杯子里插入一根筷子,观察并记录你看到了什么,再试试把木棍从玻璃杯中央往一边移动,直到贴紧杯壁。
- 在装油的杯子里执行同样的操作,要特别注意整个过程里液面上方和下方的木棍相对位置是怎样变化的。
原理解释:
- 在水中,筷子看起来会弯折,这是因为光从水进入空气时发生折射。
- 在油中,筷子甚至会“消失”,这是因为油的折射率更高,能产生全反射现象,使折射的光全部回到界面的方向上,不被我们看到。
玻璃杯实验
实验器材:大小玻璃杯各2个、食用油200ml、清水200ml。
实验步骤:
- 将两个小玻璃杯分别放入两个大玻璃杯中。
- 往其中一个大玻璃杯中倒入大半杯清水,确保水面盖过小玻璃杯沿。
- 往另一个大玻璃杯中倒入大半杯食用油,确保油面盖过小玻璃杯沿。
- 从不同角度观察两个玻璃杯中的小水杯。
原理解释:
- 在装有清水的玻璃杯中,小水杯清晰可见。
- 在装有食用油的玻璃杯中,小水杯与油浑然一体,不仔细观察几乎看不见小水杯。
这是因为不同物质的折射率存在差别,水为1.3,玻璃为1.5,而油也为1.5,因此光在玻璃和油的界面处不发生折射,显得浑然一体。
生活中的应用
游泳池水深错觉:由于光的折射,游泳池的水看起来比实际要浅,这也是为什么我们在游泳时要小心不要跳水的原因。
放大镜:放大镜就是利用了凸透镜的原理,通过光的折射使物体看起来更大。
照相机和望远镜:这些设备中的镜头也是利用了光的折射原理,通过多个透镜的组合,可以拍摄远处的景物或观察天体。
通过这些有趣的实验,我们不仅能够直观地理解光的折射原理,还能发现物理知识就在我们身边,激发对科学探索的兴趣。不妨动手试试这些实验,感受光的神奇魅力吧!