光在不均匀介质中传播实验的创新改进

摘要

光在不均匀介质中传播实验，在实际操作中很难配制出合适的糖水，故而不容易演示出明显的实验现象。利用透明皂基、洗洁精等生活中常见的物品对该实验进行创新改进，不仅可以提高实验的可操作性，而且可以使实验现象直观地呈现在学生眼前，既能提高课堂的教学效果，又能使学生感受到光现象的有趣，从而有效达成教学目标。

Graphical abstract

关键词

创新改进 / 光 / 不均匀介质 / 传播 / 物理实验

光在不均匀介质中传播实验，是教师在实际操作中经常遇到的一个较难演示的实验。笔者对该实验进行创新改进，既提高了实验的成功率，又将直观的现象展示在学生眼前，使他们感受到光学现象的奇妙，激发起学习兴趣，从而为后续学习作好铺垫。

1 传统实验方法的不足

人教版物理八年级上册教科书中没有展示该实验的效果图，而传统方法是利用不同浓度的糖水、清水和激光笔共同完成实验。该实验成功的关键是配制出浓度差异较大的糖水，但这样的溶液很难直接配制出来^［1］。

近年来，许多学者对该实验的改进进行了探索。常见的方法是，先在透明的容器中分别加入清水和几滴牛奶，再借助长颈漏斗或输液管等工具在容器底部加入浓糖水、浓盐水或海波溶液，最后用激光笔作为光源照射透明的容器，即可看到“弯曲”的光线。这些改进实验均取得了不错的效果，但均需要事先配制好溶液，再借助工具将配制好的溶液缓缓倒入清水中，操作起来稍显麻烦，不适合学生动手操作。另外，坐在教室侧面的学生观察起来比较困难，仪器不易携带，且难以反复实验。

2 创新实验：光在不均匀皂基（固体）中的传播

2.1 实验器材

透明皂基50 g、洗洁精8 g、水浴加热装置、长条形模具、激光笔。

2.2 操作步骤和现象

（1） 取25.0 g透明皂基和7.2 g洗洁精，将两者一同放入容器中进行水浴加热；待透明皂基熔化后，将其与洗洁精搅拌均匀，得到液体A，趁热将其倒入长条形模具中。

（2） 取25.0 g透明皂基和0.8 g洗洁精，将两者一同放入容器中进行水浴加热；待透明皂基熔化后，将其与洗洁精搅拌均匀，得到液体B，且趁液体A未完全凝固时，将其及时倒入长条形模具中。两种液体的位置关系见图1。

（3） 将盛放液体A和液体B的长条形模具放置在阴凉环境中，20 min后将不均匀皂基（固体）取出脱模，用小刀切割其边缘，即可将其修整为表面光滑的长方体。

（4） 打开激光笔，可见光在不均匀皂基（固体）中的传播径迹如图2所示。

2.3 注意事项

（1） 选择透明皂基进行实验，光的传播径迹更清晰。

（2） 水浴加热透明皂基时尽量减少搅拌次数，避免产生气泡而影响到实验效果。

（3） 在把液体B倒入模具前，用搅拌棒或勺子轻轻刮去液体A上表面的气泡，避免凝固后的透明皂基中有气泡产生而影响到观察效果；凝固后的不均匀皂基（固体），要存放在阴凉环境中。

2.4 实验创新点

该实验用生活中常见易得的材料制作不均匀皂基（固体），便于存放和携带；可重复多次演示实验；该实验适合学生动手操作。

3 结语

（1） 创新后的实验效果明显，操作更加简单，在课堂教学中取得了不错的效果。

（2） 学生对不均匀皂基（固体）的制作很感兴趣，如部分学生在课后用家里的电磁炉、碗和杯子代替实验室中的水浴加热装置制作不均匀皂基（固体），从中充分感受到了动手操作的乐趣。

参考文献

[1] 竹晓鹏.光在不均匀介质中传播的实验设计［J］.中学物理，2018，36（24）：27.