更好的觀察光的傳播和反射的方法探

1、更好觀察光的傳播和反射的方法探索【內(nèi)容摘要】：學(xué)習(xí)光單元中光的傳播方式和反射規(guī)律時(shí)，感覺(jué)書(shū)本上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可操作性不強(qiáng)，做起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 也沒(méi)辦法直接親眼觀察到光的直線傳播和反射。于是對(duì)于更好的觀察方法進(jìn)行了探索，采用了澈光筆照 射各種液體來(lái)顯示光路的辦法，對(duì)生活當(dāng)中常見(jiàn)的各種液體（如牛奶，醬油，水等）進(jìn)行了仔細(xì)的檢測(cè) 和挑選，發(fā)現(xiàn)激光筆照射面粉微溶于水后（即液態(tài)膠體）并滴上幾滴醬油的混合液體的顯示效果最好， 在白天光路也非常清晰。研究過(guò)程我們查閱許多資料，不但知識(shí)面得到了提高，而且也幫老師解決了實(shí) 驗(yàn)白天演示難，觀察難的問(wèn)題，更重要的是大家都覺(jué)得這個(gè)實(shí)驗(yàn)一看就明白了光的直線傳播和反射的一 些特點(diǎn)

2、，而且準(zhǔn)備比較簡(jiǎn)單，自己就可以完成。關(guān)鍵詞：丁達(dá)爾現(xiàn)象膠體光學(xué)實(shí)驗(yàn)一. 【引言】研究的背景：我對(duì)于科學(xué)課是比較感興趣的，尤其是實(shí)驗(yàn)課，經(jīng)常突發(fā)奇想，但是 這個(gè)星期在學(xué)習(xí)光的傳播方式和反射時(shí)，總感覺(jué)這實(shí)驗(yàn)就像勞技課，做光線穿過(guò)小孔來(lái)驗(yàn) 證光沿直線傳播時(shí)，挖一樣的小孔就花了我們很多時(shí)間，觀察時(shí)用的是手電筒，光很散， 最后看到的光圈很人，很難讓我們信服，老師說(shuō)可能是發(fā)生了光的衍射現(xiàn)象，我們又不懂, 對(duì)于光的反射實(shí)驗(yàn)也是一樣，看不到反射后的光線乂怎么能知道他也是直線傳播的呢？作 業(yè)本的情況更是很糟糕，我們學(xué)的累，老師也教的累。于是我就想如果能讓光線在白天也 能顯示出來(lái)不就可以解決這些麻煩問(wèn)題了嗎？我的

3、這種想法得到了有同感的兒位同學(xué)的支 持以及陳老師的肯定，開(kāi)始了我們的探索z旅。12研究的目的：通過(guò)實(shí)踐找到比較好的顯示光路的方法和材料，解決實(shí)驗(yàn)操作難， 觀察難的問(wèn)題，提高學(xué)習(xí)效率。13研究的方法：采用了激光筆照射各種液休來(lái)顯示光路的辦法，最后通過(guò)對(duì)比選出最 佳的顯示材料。二. 【研究過(guò)程】21研究的材料：激光筆一只，各種液體（包括水，牛奶，醬油，可樂(lè)），面粉，筷子 若干只，同樣的裝有200毫升水的燒杯6只，滴管若干只，小勺子一只，塑料水箱一只， 平面鏡一面。2.2研究思路:光源選擇 眼睛對(duì)綠光敏感綠色激光筆資料原液照射改進(jìn)與水配比，飛果很差進(jìn)行單獨(dú)查找對(duì)比實(shí)驗(yàn)討論顯示材料選擇： 固體，氣體材

4、料 各有缺點(diǎn)。常見(jiàn)液體顯示效果圖進(jìn)行比較分析得出結(jié)論23研究場(chǎng)所：在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室2. 4實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1光源的選擇：在光源的選擇上，我們討論了很久，有人說(shuō)用探照燈，有人說(shuō)用手電 筒，但是我感覺(jué)光線都有點(diǎn)散，剛好我爸爸有一只激光筆，光線比較集中而且也比較強(qiáng)， 我玩過(guò)，晚上能夠清楚的看到光路，但是白天還是不行，不過(guò)比起手電筒、探照燈應(yīng)該還 是比較好的，加上通過(guò)網(wǎng)上查閱資料發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的人也都是用激光筆來(lái)做光的實(shí)驗(yàn)的，于 是大家都同意用激光筆來(lái)作為光源。2方法的種類(lèi)和材料的選擇：通過(guò)網(wǎng)上查找資料，我們發(fā)現(xiàn)顯示光路的方法和材料比 較復(fù)雜，大致分為三類(lèi)，照射固體細(xì)小顆粒，照射煙霧，照射液體顯示光路，如下圖（噴

5、霧器演示光的直線傳播）：i）霜謝扌：佬尊器（矽市購(gòu)售），小裁謹(jǐn)（可用就m），淆水、麻尊。：）須法 如因負(fù)示，底寵嘴勺l畫(huà)水，擰聽(tīng)打唏忸l灼§硼即氣，跑?*於俵屯航署匪磅勰頃口麵，時(shí)挨（也可手徹 胎肄觀關(guān)，讓話珈岀燼,再胎舫還開(kāi)關(guān)，便爲(wèi)著才期他黃満，m,在與換奴:須范楞。e1頊霧葩示光印矽傳焉這種方法不說(shuō)難度吧，用途只能是驗(yàn)證光的直線傳播，顯示的光路由于水霧分布不均勻肯沱是斷斷續(xù)續(xù)的，也無(wú)法用于光的反射實(shí)驗(yàn)。再如：用透明容器演示光的反射<1）實(shí)驗(yàn)器材：透明容器，小激光備錢(qián)架臺(tái)廠玻躊紙或玻璃板，平面溺煙零。（2）實(shí)殮方法：如圖所示，在透明容器上方注滿煙寡，并用玻瑞紙或玻璃板蓋住容器

6、口,防止煙霎忍出。激光器固定在鐵架臺(tái)上，閉合激光器開(kāi)關(guān)，并使激光束透過(guò)玻$懿氏斜看液面射入平面後上?？煽吹饺萜鲀?nèi)煙尊中呈現(xiàn)的入射光線、反射光線j我感覺(jué)這種通過(guò)云霧室顯示光路的方法，有很多缺點(diǎn)：煙霧易污染室內(nèi)空氣，且煙霧 一散就顯示不出光路，實(shí)驗(yàn)箱要密封，就算不散，煙霧也分布不均勻，可以明顯看到反射 光線那邊煙霧較少時(shí)就無(wú)法清楚顯示光路。對(duì)于固體小顆粒也是一樣會(huì)存在分布不均的現(xiàn)象，最后我們選擇了利用液休來(lái)進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，因?yàn)橐后w穩(wěn)定后，如果是溶液或者液態(tài)膠體的話分布就比較均勻，如果能夠找到好的 材料能顯示光路的話，光路穩(wěn)定性和清晰度都應(yīng)該相當(dāng)不錯(cuò)，于是我們選擇了常見(jiàn)的液體 來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)

7、程：先單獨(dú)照射純牛奶，醬汕，可樂(lè)等這些液體，出于濃度太高，顯示光路不明顯，有些 無(wú)法穿透。如下圖:所以我和其他同學(xué)商量進(jìn)行稀釋、配比和混合，利用筷子攪拌，調(diào)制出各種液體（如 滴少量的牛奶、醬油到水中，弄一小勺的面粉到水中等），再把液體分成六組，水，牛奶加 水，可樂(lè)加水，醬油加水，面粉加水，面粉加水再滴醬油放入相同的六個(gè)燒杯中，分別添 上標(biāo)簽，然后依次用激光筆進(jìn)行照射，觀察經(jīng)過(guò)液體時(shí)候的光路。下面是我們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。（1）水，現(xiàn)象如下圖光路基本沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，無(wú)法觀察。（2）牛奶加水，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)滴管增加牛奶的量進(jìn)行了多次試驗(yàn)，現(xiàn)象如下圖:發(fā)現(xiàn)200毫升水中滴入5到10滴的牛奶效果一般，過(guò)多光路就

8、變的模糊不清了，照射 的距離也變短。(3) 可樂(lè)加水，現(xiàn)象如下圖：(4) 醬油加水，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)滴管增加醬油的量進(jìn)行了多次試驗(yàn)，現(xiàn)象如下圖:發(fā)現(xiàn)200毫升水中滴入少量醬油效杲一般，過(guò)多光路就變的模糊不清了，照射的距離 也變短。(5) 面粉加水，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)加面粉的量進(jìn)行了多次試驗(yàn)，現(xiàn)象如下圖:發(fā)現(xiàn)200毫升水屮放入一小勺面粉利用筷子攪拌穩(wěn)定后顯示光路效果好，而但是放的越久效果越好。(6) 在做完了 5組之后，我乂突發(fā)奇想，能不能在面粉加水這組滴入兒點(diǎn)醬油，看看 效果是不是更好，丁是拿了第六個(gè)燒杯裝上而粉加水再滴上兒滴醬油編上6號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 現(xiàn)象如下圖：與第5組的現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)，第6組

9、的效果更好。最后拿第6組的材料進(jìn)行了光的直線傳播和光的反射實(shí)驗(yàn)，效果理想，如下圖:（說(shuō)明：底下是一面平面鏡）（7）拓展延伸：凹而鏡的反射會(huì)聚效果圖展示:凸透鏡的折射會(huì)聚效果圖展示:三.【研究成果】1研究現(xiàn)象展示（圖片對(duì)比）通過(guò)六組的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)清水屮幾乎不能顯示光路，可樂(lè)加水，以及醬油加水，牛奶加 水的效果一般，光路不是很清晰，面粉加水、面粉加水再滴醬油穩(wěn)定后的效果非常好，但 是相比之下，最清晰的還是要數(shù)面粉加水再滴醬油的液體，而且能顯示的距離也比較 光反射后也能清晰的看到反射光線。2 研究結(jié)果和分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)了面粉加水再滴醬油的液體是白天顯示光路比較好的材料，通過(guò)激 光筆的照射能清晰的顯

10、示光路，但是為什么這種材料可以這么好的顯示光路呢？經(jīng)過(guò)網(wǎng)上 的查找，我們發(fā)現(xiàn)了原來(lái)面粉也是微溶于水的，那部分就可以形成液態(tài)膠體，而膠體有個(gè) 特殊的性質(zhì)就是可以發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)彖（當(dāng)一束光線透過(guò)膠體，從入射光的垂直方向可以觀 察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的通路，這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象，也叫丁達(dá)爾效應(yīng)）再加上 醬油制造的顏色更有利于顯示綠光的光路，因?yàn)楸尘吧园狄稽c(diǎn)能更好的襯托出綠光的亮度 和清晰度。我還發(fā)現(xiàn)了就算膠體顯示光路也有好壞z差，就比如說(shuō)我還做了另外一種膠體 牛奶，它的效果就不是很好，可能跟膠體的顏色和濃度有關(guān)，需要我的下一步檢驗(yàn)。四.【結(jié)論】我們發(fā)現(xiàn)激光筆照射面粉微溶于水后并滴上兒滴醬油的液體來(lái)顯

11、示光路方法效果好， 能有效解決光的直線傳播和反射難觀察，難操作的難題，能在口天清楚看到光的直線傳播 和反射現(xiàn)象，綠光穿過(guò)時(shí)清晰度，可見(jiàn)度非常高，應(yīng)用于光學(xué)知識(shí)探索非常有效，如凹凸 面鏡的反射和凹凸透鏡的折射發(fā)散、會(huì)聚也都可以在口天觀察，甚至可以研究太陽(yáng)的七色 光。2. 利用面粉微溶于水滴加兒滴醬油的膠體制作簡(jiǎn)單，操作方便，但由丁普遍認(rèn)識(shí)面粉 不太容易溶于水而無(wú)人問(wèn)津，相比其他化學(xué)藥劑安全性高，綠色環(huán)保，效果又非常顯著。致謝：感謝和我一起查找資料和實(shí)驗(yàn)的同學(xué)以及細(xì)心指導(dǎo)的老師！參考文獻(xiàn)：1中國(guó)知網(wǎng)淀粉溶液和淀粉膠體是不是一回事?2. http:/301. jiangxi2011. teacher, com. cn/guopeiadm