用綠激光及加濕器自制光折射教具

摘要：利用大功率綠光激光器和超聲霧器清晰地顯示光路，在同一個(gè)容器內(nèi)完成初中階段光的折射所有實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備還能很好的演示光的反射和光的直線傳播現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：光的折射；綠激光；霧化

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-6148（2013）4（S）-0058-2

1 改進(jìn)傳統(tǒng)光學(xué)教具的目的

目前實(shí)驗(yàn)室配置的光的折射演示裝置基本以水箱加上線光源（光源為白熾燈）為主，部分裝置過(guò)小，演示效果不佳。有些自制器材利用蚊香等產(chǎn)生煙霧，會(huì)產(chǎn)生異味。利用本套設(shè)備不僅可以清晰地演示“光的折射”等光學(xué)現(xiàn)象，并且用當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的水霧代替事先準(zhǔn)備的煙霧。

2 設(shè)備簡(jiǎn)介

如圖1所示，器材包括大功率激光器（a）、超聲霧化加濕器（b）、改裝過(guò)的攝影三腳架（c）、固定激光筆的旋轉(zhuǎn)支架（d）、亞克力長(zhǎng)方形容器（e）、亞克力“水磚”（f）、大玻璃磚（圖略）。這套器材尺寸很大，可以清晰地演示光的直線傳播、光的反射、光的折射、光通過(guò)玻璃磚（水磚）時(shí)的折射情況。

說(shuō)明：

1 圖1（a）的這種激光器發(fā)出的光為綠色，選用綠激光器是因?yàn)槿搜蹖?duì)綠光的視覺(jué)效果比紅光要強(qiáng)得多。相同功率的綠激光（532nm）和紅激光（650nm），綠激光的視覺(jué)亮度大約是紅激光的8倍。水霧或淡肥皂水中微粒對(duì)綠激光的散射更強(qiáng)，所以使用綠激光器有著比紅激光器更好的視覺(jué)效果。

2 使用噴管可拆卸的霧化器（圖1b），取下噴管后可以方便的使用軟下水管將水霧通到大亞克力缸中。

3 攝影三腳架（圖1c）經(jīng)過(guò)改裝后可以安放大功率激光器（自動(dòng)按下開(kāi)關(guān)，點(diǎn)亮激光器）。

4 固定激光筆的旋轉(zhuǎn)支架（圖1d）也具有自動(dòng)點(diǎn)亮激光器的功能，并且可以旋轉(zhuǎn)激光筆，調(diào)整照射角度。

5 亞克力玻璃缸的高度為45cm，寬度為65cm，厚度為15cm。為了保證不漏水，材料厚度至少為8mm。缸體厚度要小，一是防止兩側(cè)的同學(xué)觀看實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)較大的視覺(jué)偏差，二是防止激光穿透水霧或淡肥皂水時(shí)衰減太快。

6 亞克力水磚高度為65cm，寬度為10cm，厚度為8cm。同上，材料厚度至少為8mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)在內(nèi)部裝入淡肥皂水。

3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

此實(shí)驗(yàn)裝置是利用加濕器產(chǎn)生的水霧來(lái)顯示空氣中的光路，利用淡肥皂水來(lái)顯示水中的光路。加濕器產(chǎn)生的霧氣不能太濃，否則激光衰減的太厲害。淡肥皂水的配置方法是：用潮濕的洗衣皂在水中來(lái)回晃動(dòng)幾下即可。

1 光的折射

器材選擇：圖1中的a、b、c、e。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接，通入濃度適宜的水霧，將激光筆固定在攝影三角架上，效果如圖2所示（缸體后方襯入黑色塑料板，以免受外界光線干擾）。

2 光通過(guò)玻璃磚（水磚）

器材選擇：圖1中的a、b、c、e、f和玻璃磚。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接，通入濃度適宜的水霧。將激光筆固定在攝影三角架上。大玻璃磚放入容器中。效果如圖3左所示（襯入黑色塑料板）。

水磚中裝入淡肥皂水，替換剛才的玻璃磚，效果如圖3右所示，可以看出水磚中的折射光線比玻璃磚中的強(qiáng)。

3 光的反射

器材選擇：圖1中的a、b、d、e和一只平面鏡。

將加濕器與亞克力缸用軟管連接。通入濃度適宜的水霧。將激光筆固定在旋轉(zhuǎn)支架上，亞克力缸底部放入一只平面鏡，效果很好。

4 小結(jié)

演示實(shí)驗(yàn)的可視化和大型化一直是眾多物理教師在光學(xué)教學(xué)中所關(guān)注的問(wèn)題。該實(shí)驗(yàn)裝置可以演示初中物理光學(xué)部分的所有實(shí)驗(yàn)。且可視性非常好。憑借這套設(shè)備，周小奮老師在江蘇省教研室組織的2012年初中物理優(yōu)課評(píng)比活動(dòng)，獲得了《光的折射》組一等獎(jiǎng)第一名的成績(jī)。

（欄目編輯 王柏廬）