用声音控制演示光的全反射现象

用声音控制演示光的全反射现象

高级中学物理课本上演示光的全反射现象有二个缺点：（1）入射光线、折射光线、反射线的可见度较小；（2）不利于全班学生观察。湖南涟源三中刘如升、李银江老师通过光导纤维应用演示器用声音控制来演示光的全反射现象不仅实验效果明显，而且极大地激发了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。现将实验过程介绍如下。

图1

取光导纤维演示器和玻璃砖装置如图1。其原理是这样的：发射端将声音信号转变成光信号，光信号通过光导纤维送到玻璃砖的边缘P点，从P点射入的光线射到玻璃砖的直边上时发生反射和折射，如图①中的光线Ⅰ和Ⅱ，如果有折射光线射到接收端的灯泡上，接收机就可发出美妙的音乐，否则就不发声，即没有折射光线，只有反射光线。实验时，先将光导纤维的右端点移到使入射角等于零度的位置，将接收端灯泡移到O点，此时可听到接收端发出清脆的音乐声；然后慢慢移动光导纤维的右端点，使入射角i增大，这时会听到音乐声逐渐减弱，直至消失（若怀疑有折射光线，但没有射到灯泡上则可将灯泡在玻璃砖的直线上移动）从而直观地演示了光的全反射现象。另外，若事先在玻璃砖下放一张白纸，记下玻璃砖的位置，然后按照上述演示实验方法，通过反复移动光导纤维右端点和灯泡的位置，可以在玻璃砖上找到使接收机恰好不发声的准确位置P点，并将P点记录在纸上，如图2所示，作出光路图，此时的入射角i就是玻璃的临界角C，根据折射定律，即可测得玻璃的折射率n＝。

图2