基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：趣味光學(xué)實(shí)驗(yàn)

.z.----z-光學(xué)根底性趣味實(shí)驗(yàn)?zāi)夸汿OC\o"1-1"\h\z\u實(shí)驗(yàn)1光與彩虹〔人造彩虹〕2實(shí)驗(yàn)2人造彩虹23實(shí)驗(yàn)3光的折射實(shí)例5實(shí)驗(yàn)4自制放大鏡6實(shí)驗(yàn)5紅外線實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)7實(shí)驗(yàn)6多功能小孔成像儀的制作8實(shí)驗(yàn)7自制針孔眼鏡——小孔成像的應(yīng)用9實(shí)驗(yàn)8鏡子中有無數(shù)個(gè)鏡子10實(shí)驗(yàn)9日食和月食的演示11實(shí)驗(yàn)10制作針孔照相機(jī)12實(shí)驗(yàn)11用激光器演示光的直線傳播13實(shí)驗(yàn)12全反射現(xiàn)象觀察14錯(cuò)誤！未定義書簽。實(shí)驗(yàn)1光與彩虹〔人造彩虹〕思考：你用什么方法能制作出與空中彩虹顏色一樣的彩虹"實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：清水1盆、平面鏡1個(gè)實(shí)驗(yàn)操作：取一小盆并參加2/3的水，再把鏡子斜放于盆；使鏡面對著，在水盆對面的墻上就能看到美麗的彩虹。實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)：將鏡子插入水中時(shí)，在對面的墻上就能看到美麗的彩虹。它是光的折射作用，實(shí)驗(yàn)說明：白光通過三棱鏡后就會分解為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等七種顏色的光，這就是光的色散。這里鏡面左側(cè)的水就好似一個(gè)三棱鏡，因而光射出水面后就會發(fā)生色散，形成彩虹。創(chuàng)新：想一想,還有什么方法,可以制造出美麗的彩虹"實(shí)驗(yàn)2人造彩虹2準(zhǔn)備材料：水、一個(gè)玻璃杯、一白紙。實(shí)驗(yàn)步驟：在玻璃杯中裝滿水，把杯子拿到可以照射到的窗臺上；把紙放到透過杯子投射進(jìn)來的地方，這樣在紙上就可以看到彩虹的色彩。實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)：光線被水折射了，因而投射到紙上的顏色是被分解之后的顏色，原理跟天空中彩虹的形成是一樣的。當(dāng)以40到42度的角度照射空中的水珠時(shí)，通過水珠時(shí)發(fā)生折射，投射到空中形成了彩虹。知識問答：彩虹為什么總是彎曲的？想象你看著東邊的彩虹，太陽在從背后的西邊落下。白色的(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣，向東通過了你的頭頂，碰到了從暴風(fēng)雨落下的水滴。當(dāng)一道光束碰到了水滴，會有兩種可能：一是光可能直接穿透過去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進(jìn)入時(shí)水滴部產(chǎn)生彎曲，接著從水滴后端反射回來，再從水滴前端離開，往我們這里折射出來。這就是形成彩虹的光。水滴對光的反射，折射加色散形成彩虹。色散后不同色光出射的方向不同，對一個(gè)水滴出射的光我們只有站在特定的觀察點(diǎn)上才能看見特定的顏色光，而我們平時(shí)是站在固定的觀察點(diǎn)上去看空中多個(gè)水滴，這樣，不同水滴中出射的同一種色光能夠到達(dá)眼睛，這些水滴必然是在空中排成圓弧(相對觀察者講)。如果觀察點(diǎn)移動，就由一組新的水滴構(gòu)成一個(gè)新的圓弧，其實(shí)我們每個(gè)人看到的并不是同一個(gè)彩虹。光穿越水滴時(shí)彎曲的程度，端視光的波長(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類推，彎曲最少的是紫色光。每種顏色各有特定的彎曲角度，中的紅色光，折射的角度是42度，藍(lán)色光的折射角度只有40度，所以每種顏色在天空中出現(xiàn)的位置都不同。假設(shè)你用一條假想線，連接你的后腦勺和太陽，則與這條線呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個(gè)弧。既然藍(lán)色與假想線只呈40度夾角，所以彩虹上的藍(lán)弧總是在紅色的下面。彩虹之所以為弧型這當(dāng)然與其形成有著不可分割的關(guān)系，同樣這也與地球的形狀有很大的關(guān)系，由于地球外表為一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋，在雨后空氣中的水含量比平時(shí)高，當(dāng)照射入空氣中的小水滴形成了折射，同時(shí)由于地球外表的大氣層為一弧面從而導(dǎo)致了在外表折射形成了我們所見到的弧形彩虹!實(shí)驗(yàn)3光的折射實(shí)例思考：當(dāng)筷子插一半在水中時(shí)，看到的是筷子"折斷〞的樣子，這是什么原因呢？實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：紐扣1枚、水少許、淺底盤1個(gè)、玻璃杯1個(gè)實(shí)驗(yàn)操作：1.將紐扣放在盤中；2.杯子杯口朝上，壓在紐扣上；3.一同學(xué)從側(cè)面觀察，另一同學(xué)往杯慢慢倒入清水，倒著倒著就會發(fā)現(xiàn)看不到紐扣了；4.如果向盤子中加些水，慢慢可以看到紐扣又出現(xiàn)了。注意：觀察紐扣時(shí)要從側(cè)面觀看，如果從紐扣上方觀察，總能看清紐扣。實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)：1.當(dāng)杯子漸漸注入水時(shí)，由于光線折射，紐扣的影像會消失。2.把水再參加盤子中，改變光的折射角度，紐扣影像會重新出現(xiàn)。想一想：光由空氣進(jìn)入水中，或由空氣進(jìn)入玻璃中，就會產(chǎn)生一些折射的現(xiàn)象，則，就請你想一想，生活中還有哪些光的折射事例呢？實(shí)驗(yàn)4自制放大鏡思考：水也能當(dāng)放大鏡，你知道嗎？實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：水、保鮮膜、大碗1個(gè)、彩色珠子實(shí)驗(yàn)操作：1.把彩色珠子放入碗中，用保鮮膜封住碗。2.用手輕輕把碗口上面的保鮮膜向下按一些，使保鮮膜成倒錐形。3.將水倒在保鮮膜上，通過水看碗中的物體，觀察彩色珠子與平時(shí)有什么不同。實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)：碗里的物品看起來大了不少，這是因?yàn)楸ｕr膜上的水形似凸透鏡，而通過凸透鏡看到的物體往往會大于原有形狀。我們通常所說的放大鏡就是凸透鏡，中間厚而邊緣薄。投影儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、顯微鏡等儀器的鏡頭就是凸透鏡。實(shí)驗(yàn)5：紅外線實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

1實(shí)驗(yàn)器的制作

(1)把壁后面鍍有銀，功率為250W，帶燈座和電源插頭的紅外線燈固牢在光學(xué)光具座的最左端上。

(2)用超粘膠把圓球形燒瓶的底粘牢在光學(xué)光具座燭臺上，然后把它裝在光具座上紅外線燈的右邊，距燈約20ｃｍ。

(3)用超粘膠把乒乓球粘牢在光具座另一燭臺上，并把它裝在光具座上的圓球形燒瓶的右邊。實(shí)驗(yàn)裝置便安裝完成。

2實(shí)驗(yàn)操作

(1)調(diào)節(jié)光具座上的紅外線燈、燒瓶和乒乓球，使燈絲、球形體和乒乓球三者的中心點(diǎn)在同一水平高度的一條直線上。

(2)把含碘的二硫化碳溶液倒進(jìn)圓球形燒瓶里，裝滿圓球形體(碘含量能使溶液呈黑色為好)即可

(3)接上電源，開啟紅外線燈。

(4)含碘的二硫化碳溶液能吸收可見光而讓紅外線穿透過。這個(gè)裝有含碘的二硫化碳溶液的圓球形燒瓶，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，當(dāng)把乒乓球左右移動至這個(gè)"凸透鏡〞的焦點(diǎn)上時(shí)，乒乓球就會被燒焦。

(5)把其他的易燃物或溫度計(jì)的玻璃泡放在乒乓球的位置上時(shí)，也會看到易燃物被燒焦燃燒起來或溫度計(jì)的液柱迅猛升高的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)6：自制針孔眼鏡——小孔成像的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)原理：小孔成像實(shí)驗(yàn)器材：兩個(gè)直徑30—40毫米的軟塑料瓶蓋，大頭針，打火機(jī)實(shí)驗(yàn)步驟：〔1〕用打火機(jī)把大頭針燒紅，在瓶蓋中間扎一個(gè)小孔〔直徑約1毫米〕?！?〕再在瓶蓋兩側(cè)各扎兩個(gè)小孔，用線穿起來就是一副眼鏡。實(shí)驗(yàn)用途：戴上這副眼鏡，便能看清楚周圍的一切。奇怪的是，不管是300度、500度的近視眼，還是遠(yuǎn)視眼，戴上它都能看清楚物體。實(shí)驗(yàn)解析：運(yùn)用了小孔成像原理。當(dāng)光線通過小孔后，不管光屏遠(yuǎn)近，成像總是清晰的。人眼睛的視網(wǎng)膜，就好似是個(gè)光屏，一般情況下近視眼的人，成像在光屏之前；遠(yuǎn)視眼的人，成像在光屏之后。成像不在光屏上，所以看不清楚。加了小孔之后，不管近視遠(yuǎn)視，都能在視網(wǎng)膜上成像了，所以看得清楚了。此技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入日常生活。實(shí)驗(yàn)7：制作針孔照相機(jī)制作步驟：用兩個(gè)口徑相差不大的易拉罐。在口徑較大的易拉罐底部中央用釘子打一直徑為1mm的小孔，把開口的一端放在砂紙上磨一磨，去掉前蓋。把另一個(gè)口徑較小的易拉罐后端放在砂紙上磨一磨，把后端去掉，再在這一端蒙上半透明紙或塑料薄膜作為成像屏。把口徑較小的易拉罐蒙著成像屏的一端向里小心套進(jìn)口徑較大的易拉罐中，小孔照相機(jī)就制作成了。你可以讓小孔對準(zhǔn)光亮的物體，眼睛從口徑較小的易拉罐口往里看，就可以看到所觀察物體的像了。你也可以把口徑較小的易拉罐前后拉動一些再進(jìn)一步觀察，看一看景物的像大小怎樣變化。你如何解釋景物所成的像和像的變化呢？

原理揭秘：針孔照相機(jī)的原理是光的直線傳播。根據(jù)幾何知識，景物所成的像和景物是相似的。屏離小孔的距離不同，相似比大小不同，所成的像自然發(fā)生大小的變化。

實(shí)驗(yàn)8：鏡子中有無數(shù)個(gè)鏡子步驟:取兩個(gè)小圓鏡〔市面上能買到〕正面相對，你觀察鏡子會看到奇怪的現(xiàn)象──一個(gè)鏡子中有無數(shù)個(gè)鏡子出現(xiàn)。原理揭秘：正面相對的兩個(gè)鏡子甲、乙，甲相對于乙是個(gè)物體，可以在乙中成一個(gè)像，這個(gè)像相對于甲鏡子又是一個(gè)"物體〞，在甲鏡子中成像，在甲鏡子中成的像相對于乙鏡子又是一個(gè)物體再次在鏡子乙中成像，如此不斷的有"物〞出現(xiàn)，就有無數(shù)個(gè)大小一樣的像出現(xiàn)在鏡子中，因此，在甲、乙鏡子中都能看到無數(shù)個(gè)鏡子。

擴(kuò)展：一個(gè)物體在兩個(gè)互成角度的平面鏡中能成幾個(gè)像？

取兩個(gè)平面鏡使其鏡面相對互成角度，在兩鏡之間夾角處放一硬幣，改變兩平面鏡的夾角，看看在鏡子中能找到幾個(gè)硬幣的像?，F(xiàn)象：觀察中發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)鏡子之間夾角大于90°，在每個(gè)鏡子中只能成一個(gè)像。兩個(gè)鏡子之間夾角等于90°，在每個(gè)鏡子中成一個(gè)像，在鏡子交角處成了一個(gè)像或者在一個(gè)鏡子中看到兩個(gè)像，在另一個(gè)鏡子中看到一個(gè)像〕，〔總共有三個(gè)像出現(xiàn)。當(dāng)繼續(xù)減小兩鏡之間的夾角，會看到每個(gè)鏡子中的像的個(gè)數(shù)逐漸增加，當(dāng)兩個(gè)鏡子之間夾角為0°時(shí)，每個(gè)鏡子中又有無數(shù)個(gè)像出現(xiàn)。原理揭秘：實(shí)際上，兩個(gè)鏡子之間夾角為0°和180°是特例。夾角為180°時(shí)，兩個(gè)鏡子在一個(gè)平面，兩個(gè)鏡子中只能成一個(gè)像。0°時(shí)相互平行，情況和"兩個(gè)平面鏡鏡面相對的成像觀察〞一樣。夾角為銳角時(shí)，成像原理和夾角成0°是類似。

實(shí)驗(yàn)9：日食和月食的演示【器材】:地球儀，皮球，蠟燭?！静僮鳌?/p>

〔1〕在桌上放一支蠟燭〔代表太陽〕，一只手拿地球儀，另一只手拿皮球〔代表月亮〕。〔2〕使"地球〞圍繞"太陽〞轉(zhuǎn)動，"月亮〞繞"地球〞轉(zhuǎn)動。

當(dāng)"月亮〞轉(zhuǎn)到"太陽〞與"地球〞之間時(shí)〔使三者處于一條直線上〕，"月亮〞的黑影落在地球上，形成日食，如圖〔a〕所示。當(dāng)"月亮〞運(yùn)行到"地球〞的背后，這時(shí)"地球〞處在"月亮〞與"太陽〞之間〔三者在一條直線上〕，"地球〞擋住了"太陽〞射向"月亮〞的光線，形成月食。全部擋住是月全食，擋住一局部是月偏食。如圖〔b〕所示。實(shí)驗(yàn)10：多功能小孔成像儀的制作制作材料：

外筒用PVC管；光屏用半透明繪圖紙；固定插槽和鋁制插片用易拉罐；觀察孔和小孔封閉端用薄鐵皮；外包裝用自貼紙；黑油漆。1．解決光屏過亮的問題。將成像儀主體改為兩個(gè)短長不一，可相互套著并能抽拉的外圓筒〔壁涂黑油漆〕，外筒長約32CM，一端封閉，中間只留一個(gè)〔直徑8MM〕的小孔〔母孔〕，開口端可套筒。筒一端貼光屏，另一端封上只留一個(gè)長方形的觀察孔(8CM*2CM)，筒較外筒略長，考慮到，人眼的明視距離，筒長度約為34CM。將筒有光屏一端插入外筒。兩筒相套，這樣外筒便成了光屏的暗室，不管在暗室觀察燭光，還是在白天光線強(qiáng)的情況下均能看清像，可抽動的外筒，還解決了可調(diào)節(jié)光屏及像距這一問題。

2．解決可調(diào)節(jié)孔的大小和形狀這兩個(gè)問題。在母孔的外側(cè)裝上兩個(gè)固定插槽，用來固定鋁制插片，插片上鉆幾個(gè)形狀各異或大小不同的小孔。這樣更換和抽動插片，即可實(shí)現(xiàn)改變不同形狀或大小不一的孔來觀察實(shí)物。

3．解決觀察像的大小問題。在光屏畫上十字形標(biāo)尺，即可方便讀出像的大小。

4．解決直接讀出像距的問題。在筒上畫出〔或貼上〕像距標(biāo)尺即可。將小孔對準(zhǔn)觀測物，通過筒的觀察孔，可以清晰地看到光屏上呈現(xiàn)出觀測物倒立彩色的像。抽拉筒或更換插片，便可以看到不斷變化的像等其他各類現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)11：用激光器演示光的直線傳播【器材】連續(xù)輸出的氦氖激光器，火柴。

【操作】〔1〕接通激光器電源，使激光器工作。激光器射出一束光束〔在清潔的室空氣中懸浮的微粒少，光束徑跡看不太清〕，在黑板的左面〔或右面〕墻上打出一個(gè)紅色的光斑。

〔2〕向激光束經(jīng)過的空間噴煙，立即顯現(xiàn)出一條鮮艷的紅色光束?！?〕斷開電源，使激光器停頓工作?！究记绊氈俊?〕激光電源和激光管工作電壓較高，操作時(shí)要注意平安。

〔2〕嚴(yán)禁有意識地把眼睛直接對著激光束觀察，以免損傷眼睛。為了防止意外，可以采用以下兩條措施：一是注意激光器的放置位置，使激光束射向黑板左面〔或右面〕的墻上，而不要面向?qū)W生。要把激光器放得稍低一些，不要讓激光束與人的