自制“光導纖維”實驗教具

一、用途：供中學物理教學用，使學生更好地了解光是如何在光導纖維中轉播的。

二、原理：光從光導纖維的一端射入，經內壁多次反射，從另一端射出。

三、材料：一段長約500毫米，外徑為14毫米，內徑為11毫米新的、透明的塑料軟管；一卷錫箔紙；2節干電池；1只小燈泡；兩根導線。

四、制作和使用方法（如圖1）

1.將條形錫箔紙緊密纏繞在塑料管上。

2.將發光的小燈泡插入塑料管內。

圖1 光導纖維實驗

3.將纏有錫箔的塑料管弄成彎曲的形狀。

4.在暗室中，會觀察到在塑料管的另一端有光射出，可在白色的墻壁上產生一個光斑。

五、個人評價：材料容易找，價格便宜（主要材料：塑料管加錫箔紙估價1元，輔助材料：干電池、小燈泡、導線一共3元），教具制作容易，實驗操作簡單。

圖2

六、受到的啟發

因為八年級物理教材（人教版）第十章第四節，用水來做“光導纖維”演示實驗，效果很不明顯。筆者想方設法對這個實驗進行改進。首先想到的是如圖2所示的小孩玩具，這種玩具在晚上通電后，有各種不同顏色的光從許多彎曲的細塑料管末端散發出來，這些彎曲的透明細塑料管不是與演示實驗那條彎曲的水流相似嗎？為何不用來做“光導纖維”演示實驗，拿來一試，果然比教材的效果好。能不能把彎曲的透明細塑料管放大？后來我用一根裝水的、兩頭都塞有小段玻璃棒的透明塑料管代替（如圖3所示），因為管壁透光的緣故，實驗不成功。有沒有既不透光又能反射光的管壁呢？有。我曾經看見過太陽能熱水器的熱水輸送管道，外面用銀白色的錫箔紙包裹著，這層錫箔紙的作用是將熱水的紅外線反射回去，減小熱量散失。這種光亮的、不透明錫箔紙不是也能反射可見光嗎？于是我就將錫箔紙、透明的塑料軟管應用到“光導纖維”實驗中，實驗效果令人滿意的。

圖3 裝水的透明塑料管

在高中階段，學生將學習到的光導纖維實際上是利用光在折射率不同的兩種物質的交界面處產生全反射的原理制成的。要想光發生全反射，必須符合如下兩個條件：（1）光從密介質射入疏介質；（2）入射角大于或等于臨界角。而初中階段的學生沒有接觸到光的折射率、臨界角和全反射。加上真正的光導纖維是采用特殊的材料，特殊的制造工藝，制成的光導纖維既纖細似發，柔順如絲，又具高強度，抗壓力的特性。這些對于初中生來說的確很繁雜。如何化繁為簡？麥克斯韋說過\"一項演示實驗，使用的材料越簡單，學生就越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結果。\"演示實驗宜簡不宜繁，過于復雜的實驗裝置還會分散學生的注意力，不易抓住事物的本質。光的全反射也是屬于光的反射的，一樣遵循光的反射定律。本人對\"光導纖維\"演示實驗的改進又有何不可呢？

自制教具給我的另一個啟發是：只要教師在平時的日常生活和課堂教學中做個有心人，多留心身邊的東西，遇到問題多想為什么、怎么樣？并親自動手做一做，我們會有驚人的發現。另外，在開展的課外科技活動中，結合實驗問題，鼓勵學生就地取材，利用生活中的一些物品，動腦、動手做一做教具，使學生學習的主動性、求知欲加強。特別是當學生自制教具成功時，體驗到創造發明的樂趣，對學習物理的興趣更濃。總而言之，開展自制教具活動，有利于培養師生的創新意識和動手能力。

(責任編輯 易志毅）