巧用玻璃磚觀察光的全反射

賀元媛

(邯鄲市第一中學(xué) 河北 邯鄲 056002)

在講解普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理·選修3-4》第十三章光第二節(jié)“光的全反射”時(shí)，可以用一種簡(jiǎn)單的方法演示光的全反射，效果明顯而且操作簡(jiǎn)單．

實(shí)驗(yàn)儀器：7～8塊相同的玻璃磚，酒精燈．

操作步驟：(1)如圖1，將玻璃磚的前后面對(duì)接，擺成曲線形形狀.

(2)將酒精燈放于玻璃磚后，在玻璃磚前面觀察，可看到清晰的火焰的像．

圖1

蘇科版教材八年級(jí)上冊(cè)第四章“光的折射 透鏡”第二節(jié)“透鏡”中的第5題如下.

【原題】在利用太陽(yáng)光測(cè)凸透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)中，小華拿一個(gè)凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，再把一張紙放在它的另一側(cè)，如圖1所示．當(dāng)在紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑時(shí)，測(cè)得該光斑到凸透鏡的距離為L(zhǎng)，小華推測(cè)凸透鏡的焦距f一定大于L.

(1) 你認(rèn)為小華的推測(cè)對(duì)嗎？

(2)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)小華所做推斷的正誤．

圖1

教材提供的參考答案如下.

答案：(1)錯(cuò)誤．

提示：太陽(yáng)光經(jīng)凸透鏡折射可以在圖2的a,b兩處形成兩個(gè)同樣大小的光斑，一個(gè)在焦點(diǎn)以內(nèi)，一個(gè)在焦點(diǎn)以外．

圖2

(2)提示：將教材上圖1中的紙左右移動(dòng)，找到一個(gè)最小、最亮的光斑；然后將紙靠近凸透鏡移動(dòng)一小段距離，再遠(yuǎn)離凸透鏡移動(dòng)相同一小段距離，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)相同大小的光斑．

分析：顯然，關(guān)于第(1)問(wèn)的分析值得商榷．如果僅僅從“當(dāng)在紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑時(shí)”的文字?jǐn)⑹鰜?lái)考慮(不看圖1)，“太陽(yáng)光經(jīng)凸透鏡折射可以在圖2的a,b兩處形成兩個(gè)同樣大小的光斑，一個(gè)在焦點(diǎn)以內(nèi)，一個(gè)在焦點(diǎn)以外”的分析是對(duì)的.但是如果有“如圖1所示”，就應(yīng)該再現(xiàn)情景.用一個(gè)焦距為10 cm的凸透鏡來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)圖示情景(注意凸透鏡的左上角：通過(guò)凸透鏡所觀察到的紙的部分以及桌的邊緣部分是倒立的)，凸透鏡與紙的距離明顯大于10 cm.此時(shí)，用一個(gè)白熾燈在較遠(yuǎn)處照射凸透鏡，會(huì)看到一個(gè)完全如圖1所示的情景．所以小華的推測(cè)是錯(cuò)誤的，但不是“圖2的a,b兩處形成兩個(gè)同樣大小的光斑，一個(gè)在焦點(diǎn)以內(nèi)，一個(gè)在焦點(diǎn)以外”，而一定是“在焦點(diǎn)以外”.故該凸透鏡的焦距一定小于L．