对初中物理教学中“折射光路”问题的探讨

周金萍

【摘 要】本文在教材实验的基础上，增加了光在水和玻璃这两种介质间折射现象的探究，并总结出：折射角和入射角的大小与光在介质中的传播速率有关。通过例子“练习画”折射现象中大致的光路图，掌握所学知识，提高学生解决问题的能力。

【关键词】折射角；入射角；传播速率；光路图

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）10-0097-02

教师在平时的教学活动中，根据实际情况，有时可以对教材内容做适当的修补、重组，挖掘其内在的学习线索。本文在教材实验的基础上，增加了光在水和玻璃这两种介质间折射现象的探究，加深学生对折射角与入射角大小关系的理解。

1 针对光在折射时影响光路折射角大小因素的探究

通过学习课本中的探究实验可知：当光通过空气斜射入水或玻璃等其他透明介质时，折射角小于入射角；当光通过水或玻璃等透明介质斜射入空气时，折射角大于入射角。善于思考的学生会发出疑问：光从水中斜着射入玻璃中时，折射角大还是入射角大？在其他类型的透明介质之间的分界面发生折射时呢？这其中存在什么统一的规律吗？因此，我们选择使用水和玻璃这两种透明介质再次进行实验探究。如图1所示，我们将玻璃砖置入水中，使用红色激光笔照射，使光从水中斜着射入玻璃，再由玻璃斜射入水中。根据实验现象可得出初步结论：光从水中斜射入玻璃，折射角小于入射角，折射光线靠近法线；光从玻璃斜射入水中，折射角大于入射角，折射光线远离法线。

综合考虑光在玻璃、水、空气这三种介质中传播的实验现象，可画出大致的折射光路，如图2所示。同时结合光在玻璃中、水中、空气中的传播速率，如表1可知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，此时从表格中的数据可以观察到，光在水中的传播速率小于在空气中的传播速率。当光从水中斜射入玻璃时，折射角小于入射角，此时从表格中的数据可以观察到，光在玻璃中的传播速率小于水中的传播速率。

总结出一般规律：当光从具有高传播速率的介质以一定角度倾斜射入具有低传播速率的介质中时，折射角小于入射角；当光从具有低传播速率的介质以一定角度倾斜射入具有高传播速率的介质中时，折射角大于入射角（也就是说，当发生折射时，传播速率越大的介质中的角也越大）

为了让同学们更好的理解这一规律，可以类比一个实例，如图3所示。

Ⅰ区为坚硬水泥路面，Ⅱ区为松软的砂石路面，车子在Ⅰ区做匀速直线运动，当到达分界线处，车子左轮在Ⅱ区，速率减小，右轮仍在Ⅰ区，按原速率行使，这样会因两轮的速率不同而转弯，待两车轮都到Ⅱ区时，车子以较小的速率继续直线运动。就像光在传播速率不同介质的界面处发生偏折一樣。这样更便于学生理解和应用，提高能力。

2 应用

在学习光的折射现象时，你学习到了：光从低传播速率的介质斜射入高传播速率的介质中时，折射角大于入射角；光从具有高传播速率的介质斜射入低传播速率的介质中时，折射角小于入射角。

根据光在各类不同透明介质中的传播速率（如表2），请在下面图4、图5中分别画出光发生折射时的大致光路。

【分析】关键是明白当光从传播速率大的介质斜射入传播速率小的介质中时，折射角小于入射角；光从传播速率小的介质斜射入传播速率大的介质中时，折射角大于入射角。

【解答】光路图如6、图7所示，只要求画出折射光线的大致位置。