对全反射演示实验的改进

对全反射演示实验的改进

对全反射现象，由于学生很少有这方面的生活经验，往往对其发生的条件不能很好地理解和掌握。因此，做好全反射演示实验是本节教学的关键。但高中物理教材中介绍的用光具盘演示全反射的效果并不理想。为此，重庆三十七中夏国祥老师在准备全反射实验时，重新设计了一套实验装置，使用结果表明，它具有结构简单，直观性好、可见度大的特点，有效地克服了用光具盘做全反射实验的不足。现将重庆三十七中夏国祥老师的这套演示装置简介如下：

取一只直径约20cm的长颈球形玻璃容器（化学实验室一般都有），向容器内注入1/2容积的自来水，水的上方喷入适量的烟雾，用下面挂有温度计的瓶塞将容器密封（温度计的作用是充当垂直于水面的法线）。然后将球形玻璃容器置于铁架台上；把去掉脚架的氦氖激光器，用螺钉卡在带有两个同心圆弧槽的木板架上，使激光器能沿圆弧槽转动。实验前调整激光器与玻璃容器的相对位置，使激光束刚好重直于容器壁从水下射到水面中心，这时可十分清楚地观察到由水中杂质漫反射而出现的折射光路。实验时，将激光器沿圆弧槽缓慢向上转动，可看到随入射角的增大，折射光线向水面靠拢，并且折射角大于入射角，同时折射光线的亮度逐渐减弱；反射光线的亮度逐渐增强，当入射角等于或大于某一值时，折射光线消失，只剩下反射光线等一系列有关全反射的现象（如图）。作为对发生全反射的条件的映证，可改变入射光线，把激光器转到容器内部水面的上方，让激光束从空气中进入水中，这时将观察到无论怎样改变入射角，也没有全反射现象发生。

利用上面介绍的这套装置做全反射实验，应注意这样几点：

（1）喷入的烟雾要适量，烟雾浓了会使折射光路的轮廓不清楚，甚至透不出来；烟雾淡了折射光路的亮度不够。为了掌握好烟雾的多少，可在准备实验时，先用一根“г”型玻璃管靠近水面吹入一定量的烟雾，再根据折射光线的视觉情况确定烟雾的增加或减少。

（2）调整好激光器与玻璃容器的相对位置，应让长激光器的圆弧槽的圆心刚好在水面中心，这样才能保证入射光线的入射点不变。另外，温度计应悬挂在水面中心的上面一点，以使激光束不致射到温度计上。

（3）实验最好在暗室进行，这样，效果更好一些。如果没有激光器，用一般光源加留有小孔的遮光板也行（甚至可以改装一下手电筒）只是效果差一点。

这套实验装置原则上可以用于研究光的折射、偏振等现象。