利用有色平面玻璃板演示水中烛焰

实验一　利用有色平面玻璃板演示水中烛焰

实验器材：

有色平面玻璃板，玻璃杯，蜡烛，水，白色坐标板，如图3-95。

实验步骤：

1．将有色平面玻璃板竖直放置在白色坐标板的中央。

2．将易拉罐的圆柱面剪去部分，如图3-96。将一支点燃的蜡烛放在易拉罐的内部，然后，将易拉罐被剪去的开口对着有色平面玻璃板放置。

图3-95

3．在有色平面玻璃板的后面与易拉罐对称的位置放置一个玻璃杯，并向玻璃杯中注水。

4．从玻璃杯的前方看到玻璃杯中有一支点燃的蜡烛，蜡烛的“火焰”不能被水浇灭。

实验结论：

物体在平面镜里成正立的虚像，像和物大小相等，它们的对应点的连线跟镜面垂直，像和物到镜面的距离相等。

图3-96

实验二　利用蜡烛和平板玻璃探究平面镜成像的特点

实验器材：

平板玻璃一块，两根相同的蜡烛，木板一条（约60mm× 15mm×4cm）。木板中央有窄槽，可将平板玻璃垂直地卡在木板中央，木板的侧面从中央向两边画有等距离的刻线。

实验步骤：

1．按图3-97组装好仪器。使平板玻璃正对着全班同学，在玻璃后面放没有点燃的蜡烛甲，前面放点燃的蜡烛乙。移动没有点燃的蜡烛（或点燃的蜡烛）的位置，直到从玻璃前边的各处看到玻璃后边的蜡烛甲好像也点燃为止。

2．将装置仪器的木板转过90°，让同学看到蜡烛甲并没有点燃，说明刚才看到蜡烛甲好像点燃的情形实际是点燃的蜡烛乙在平板玻璃里成的虚像。虚像是正立的，和物体大小相等，虚像的位置和蜡烛甲完全重合。

3．观察蜡烛乙（物）和蜡烛甲（像）的位置，可以看到物和像的连线跟玻璃（镜面）垂直，借助于木板侧面的刻线，可得到物和像距镜面的距离相等。

实验结论：

物体在平面镜里成正立的虚像，像和物大小相等，它们的对应点的连线跟镜面垂直，像和物到镜面的距离相等。

图3-97

注意事项：

1．为了使全班同学在各自座位上都能看到平板玻璃里的虚像，平板玻璃的高度要比蜡烛高一些，宽度要足够大。

2．选用薄一些的平板玻璃做实验，效果较好。因为玻璃厚了，会明显的看到由玻璃前后表面反射所成的两个虚像。

3．平板玻璃要垂直地卡在厚木板的中央，倾斜或晃动都会改变虚像的位置，影响实验效果。

4．实验时，玻璃后面的背景应暗一些。

实验三　利用字板探究平面镜成像的特点

实验器材：

深色的平面镜及支架，有色平面玻璃板及支架，写有字母的白板两只，白色坐标板，如图3-98。

实验步骤：

1．如图3-99，将平面镜竖直放置在白色坐标板的中央。

2．让写有“L”字母的白板竖直放置在平面镜前方，观察它成的像。

3．将平面镜换成有色平面玻璃板，“L”字母仍可以在玻璃板后面成像。在玻璃板后面放置另一个有“L”字母的白板，调整其位置使它与镜子前面“L”字母的像完全重合。

4．观察两个写有“L”字母的白板相对平面镜的位置。

5．改变写有“L”字母的白板与平面镜之间的距离，多次重复实验。

实验结论：

物体在平面镜里成正立的虚像，像和物大小相等，它们的对应点的连线跟镜面垂直，像和物到镜面的距离相等。

图3-98

图3-99

五、光的反射

（一）光的反射定律

实验一　利用光具盘演示光的反射

实验器材：

光具盘（可用J2501型），平行光源。

实验步骤：

1．将圆形光盘挂在矩形光具盘的白屏上。

2．将平面镜用指旋螺钉紧固在圆形光盘上，并且使镜面与圆形光盘平面相垂直、与圆形光盘零度线相垂直、与90°连线相重合，如图3-100所示。

3．从矩形光具盘缝屏中央引入一条光束，转动圆形光盘，使入射角为0°。

4．转动圆形光盘，改变入射光线的入射角，观察入射光线、反射光线，读出它们与零度线（即法线）的夹角，并比较两夹角之间的关系。

实验结论：

反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

图3-100

实验二　探究光的反射规律

实验器材：

光的反射演示器（其结构如图3-101所示，M是一块平面镜，镶在一块木板上，白色光屏E垂直固定在木板上，白色光屏F可以绕垂直于镜面的ON轴转动，E、F屏上画有以O为圆心的圆弧，上面标有刻度），低压电源（J1201型），平行光源（J2501型光具盘的光源）。

实验步骤：

1．调整光源的位置，使一束光沿平面E内任一直线AO射到平面镜上的O点。绕ON轴转动平面F，寻找由O点反射的光线，只有当平面F和平面E在同一平面内时，才能在F上见到反射光线；平面F在其他位置时，F上都没有反射光线。得出反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧的结论。

2．平面F和E处在同一平面时，观察到光的反射，从E、F屏上读出入射角、反射角的值，观察到反射角等于入射角。

3．在平面E内改变入射光线的角度，重复步骤2，总结得出反射定律。

4．使平面F和E成任一夹角。转动光源的位置，在E平面内看到反射光线。转动平面E找到入射光线和法线所在的平面，加深对反射定律的理解。

实验结论：(www.xing528.com)

反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

图3-101

注意事项：

1．初中学生缺乏空间想象力，理解反射定律中线和面的空间关系是一个难点。实验过程中应注意帮助学生建立空间概念，直观地建立起光的反射图象。

2．入射光线是具有一定宽度的光带，为了在光屏上显示出光传播的路线，入射光带的轴线与光屏须成一个较小的角度。同样，反射光线也是具有一定宽度的光带，因此，当平面E与F有较小的角度时，光屏F上仍能有短的亮线。实验时要注意尽量减小光带的宽度，并且避开这个较小角度的位置，以免造成混乱。

实验三　用可折光屏演示光的反射定律

实验器材：

镶有小平面镜的平木板，带有半圆刻度的可折白色屏，全反射演示器附件：灯泡和开有狭缝的铁皮灯罩。

实验步骤：

1．如图3-102所示，先将镶有小平面镜的木板平放在桌面上，然后将带有半圆刻度的可折白色屏竖直放在木板上，两板连线NO垂直于平面镜M。

2．接通电源，让小灯泡发出的光从铁皮灯罩狭缝中射出，并沿AO方向射到平面镜上的O点。前后转动屏面F，观察屏F上有无光线射出。当F上有光线射出时，停止转动F，如图3-103所示。

3．观察E和F是否成一个平面，并读出AO、OB与ON夹角的大小。

4．改变入射光线AO的角度，重做步骤2和3。

实验结论：

反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

注意事项：

1．将可折光屏的E部分截成圆弧，是为了便于实验时移动光源以改变入射光线的方向，而将光屏的F部分截成圆弧，除了使屏的外形对称、美观一些外，主要是为了便于演示反射现象中的光路可逆。两圆弧都应以O为圆心。

2．本实验所用有狭缝的铁皮灯罩可自行制作。

图3-102

图3-103

（二）镜面反射和漫反射

实验一　用光具盘演示光的镜面反射和漫反射

实验器材：

光具盘（J2501型），低压电源（J1201型）。

实验步骤：

1．将光具盘（J2501型）中的矩形光盘、圆形光盘和平面镜（另一面是漫反射镜）安装好。

2．选择光盘左侧插入的拦光片的数目，使得光盘上得到3～5条平行光束。

3．转动圆形光盘，让3～5条平行光线射到固定在圆盘的小平面镜上，观察由镜面反射的几条反射光线，它们彼此是平行的，如图3-104。

4．转动圆形光盘，让漫反射镜面对着这组平行光线，观察由漫反射镜面反射的光线，它们不再平行，而是射向各个方向，如图3-105所示。

实验结论：

发生镜面反射时，如果入射光是平行光，则反射光也是平行光；发生漫反射时，如果入射光是平行光，则反射光不是平行光。

注意事项：

1．演示实验中要注意比较平面镜和漫反射镜的不同，比较镜面反射和漫反射现象的差别。

2．注意说明漫反射的每一条光线都服从反射定律，只是由于反射面粗糙不平，各入射点的法线方向不平行，反射光线也就不平行了。

图3-104

图3-105

实验二　通过暗室观察光的镜面反射和漫反射现象

实验器材：

平面镜一只，毛玻璃板，聚光手电筒，暗室。

实验步骤：

1．如图3-106，将平面镜放入暗室，在暗室里用聚光手电筒照射平面镜，发现亮斑，周围区域是暗的。

2．改变光束的角度，观察到反射光束，但是，周围区域仍是暗的。

3．在暗室里用聚光手电筒照射毛玻璃板，发现亮斑，周围区域被照亮。

实验结论：

发生镜面反射时，如果入射光是平行光，则反射光也是平行光；发生漫反射时，如果入射光是平行光，则反射光不是平行光。

图3-106

实验三　通过水槽观察光的镜面反射和漫反射现象

实验器材：

平面镜一只，玻璃水槽，平行光源，光屏，低压电源，玩具激光器，白色颜料（或奶粉），水，如图3-107。

实验步骤：

1．如图3-108，向玻璃水槽中加入适量的清水，在水中加入一些白色颜料。

2．靠近玻璃水槽，架好平行光源，接通直流电源，使电源电压为12V。

3．让平行光源发出的三束平行光射入水槽，将平面镜放入水槽，发现反射光为三束平行光。

4．用光屏代替平面镜，三束平行光消失，出现了漫反射现象。

5．用玩具激光器重复上述步骤，呈现类似现象：激光射到平面镜上出现镜面反射，射到白色光屏上出现漫反射。

实验结论：

发生镜面反射时，如果入射光是平行光，则反射光也是平行光；发生漫反射时，如果入射光是平行光，则反射光不是平行光。

图3-107

图3-108