探究光傳播規律的創新學具

楊莉 李鴻 李建

太陽光是沿什么路徑傳播到地球上的呢？很多人都會依據生活經驗回答“直線”。那么，光會一直沿直線傳播嗎？我們一起做一個學具，用它來深入探索光到底是如何傳播的吧！

制作材料：

3 mm厚的透明亞克力板、玻璃膠、紙杯、超清水晶膠（A膠、B膠）、色粉少許、電子秤、攪拌棒、激光筆、水、牛奶、噴壺、白砂糖、燒水壺、漏斗。

將透明亞克力板裁剪成5塊：2塊10 cm×15 cm的透明亞克力板、2塊10 cm×2.5 cm的透明亞克力板、1塊 17 cm×5 cm的透明亞克力板。

制作過程：

1.用玻璃膠將4塊長10 cm的亞克力板粘成一個高為10 cm的無蓋無底的長方體，再將其粘在17 cm×5 cm的亞克力板上，形成一個開口朝上的容器。

2.把紙杯放在電子秤上，將示數清零。向紙杯中倒入30 gA膠、10 gB膠（質量比為3∶1），加入極少量色粉，保證液體有顏色但依舊透明，用攪拌棒攪拌均勻。

3.將混合后的液體沿亞克力板容器內壁緩緩倒入容器，占容器容積的1/3即可。用容器輕敲桌面，排出氣泡，使液面水平。靜置一晚，液體即可凝固成透明固體膠，和容器緊密貼合，如圖2。

4.用燒水壺將水燒開，加入較多的白砂糖，熬制成濃糖水，裝入一個杯子中備用。

實驗探究：

1.向固體膠上方加入約為容器容積1/3的水（往水中加入一滴牛奶）。打開激光筆，讓光穿過容器底部的固體膠，觀察到光在固體膠中沿直線傳播，如圖3。

2.讓光穿過中間部分的水，觀察到光在水中沿直線傳播，如圖4。

3.讓光穿過空氣，用噴壺向光路噴射水霧，觀察到光在空氣中沿直線傳播，如圖5。

4.將激光筆傾斜，讓光穿過水和固體膠，觀察到光在固液分界面發生偏折，如圖6。

5.保持激光筆傾斜，用噴壺向容器中水面的上方噴射水霧，觀察到在空氣和水的分界面、水和固體膠的分界面，光都發生了偏折，如圖7。

6.用漏斗將濃糖水倒到清水底部，形成下方質量分數大、上方質量分數小的糖水溶液。打開激光筆，讓光穿過糖水溶液，觀察到光在糖水溶液中彎曲，如圖8。

結論：光只有在同種且均勻的介質中才會沿直線傳播。

學具評估：

該學具制作簡單，可復制性強，清洗后可直接放在實驗室供學生連續使用，不易損壞。

相比塑料瓶，長方體的規則水槽更便于觀察實驗現象。

將水槽中固體膠與水組合，可以一次性探究光在不同介質中的傳播情況，并有助于學生自主發現光在介質分界面偏折。

該學具還可以用于探究不均勻介質中光的傳播情況，可探究范圍廣。