光的反射科学实验十篇

光的反射科学实验篇1

本实验选自浙教版义务教育教科书《科学》七年级下册第2章《对环境的察觉》的第4节《光和颜色》、第5节《光的反射和折射》以及第6节《透镜和视觉》。

光的直线传播、光的反射定律和光的折射规律是初中《科学》中光学的主要内容，也是今后进一步学习光学相关知识的基础。通过实验能加深学生对知识的理解和运用。因此，本实验在教材中的地位十分重要。

二、实验改进

（一）光的直线传播

直线传播实验原型：

1.将一束激光射到空气中，观察激光在空气中传播的路径。

2.将一束激光射到水中，观察激光在水中传播的路径。

3.将一束激光射到玻璃中，观察激光在玻璃中传播的路径。

实验原型不足之处：

光在透明的物质中不能清楚显示光的传播路径，学生不能直观地感受光的直线传播。

实验改进：

1.取一透明度较好的保鲜盒，点燃燃香置于保鲜盒内几秒钟，让烟雾充满空间，取出燃香，盖上盒盖。

2.激光从保鲜盒侧部射进，观察光的直线传播的现象。

实验优点：

充了烟的保鲜盒中能清楚直观地显示光的直线传播。

（二）光的反射

反射现象实验原型：

1.在桌面上放一面平面镜，将激光笔（或其他光源）发出的光束射到平面镜上，观察光传播方向的变化情况。

2.试着移动平面镜，你能否使激光射到教室里不同位置的物体上？

实验原型不足之处：

1.反射现象实验不能看到光路，较抽象。

2.实验操作难度较大，现象不明显。

3.缺少光的镜面反射和漫反射演示实验，书本只呈现了漫反射和镜面反射的模型图，图片缺少真实感和说服力。

实验改进：

1.在保鲜盒顶部用透明胶布悬挂好一枚带线的针作为法线；把一张部分折叠、部分平展的铝箔纸（作为反射面）铺在保鲜盒内底部，在保鲜盒表面用记号笔画上刻度（如图）；充烟。

2.激光从保鲜盒侧部对准悬针与铝箔纸的交点入射，观看光在空气中发生的反射现象。依次改变入射角度大小（30度、45度、60度），观察反射角与入射角之间的依赖关系。进行多次实验，找出其中规律。

3.在上述实验基础上，选择60度角入射，让学生从侧面观察反射光线和入射光线，它们和法线一起发生重合，这就很直观地证明了“三线共面”的情况。

4.让两束平行光射向水平铝箔纸可以看到明显的镜面反射。

5.让两束平行光射向折叠过的凹凸不平的铝箔纸上可以看到明显的漫反射现象。

实验优点：

增加了光的镜面反射和漫反射演示实验，便于学生了解镜面反射和漫反射现象，并用折叠的铝箔来代表放大的粗糙反射面，帮助学生攻克漫反射也遵循光的反射定律这一难点。

（三）光的折射

折射现象实验原型：

1.让一束光线通过玻璃槽盖子上的狭缝斜射到水面，光进入水中时，其传播方向会发生变化吗？改变入射角大小，观察折射角的变化情况。

实验原型不足之处：

1.透明物质不能显示光的折射传播路线。

2.实验现象不明显，难以达到预期效果。

实验改进：

1.取保鲜盒，加入三分之一左右的水，往水中滴加牛奶1～2毫升，充烟。

2.激光从保鲜盒侧部对准悬线与水面的交点入射，观察空气中入射角和水中折射角之间的关系。改变入射角度大小，进行多次实验，得出光的折射规律。

实验优点：

实验时可清楚地观察到光从空气斜射入水中时发生光的折射现象，而且还可以看到折射同时伴随着光的反射。

（四）透镜对光的作用

创新实验：

在保鲜盒中央放置一凸透镜，充烟，两束平行光对准凸透镜入射，可以看到平行光经过凸透镜时会汇聚的现象；而让两束平行光从对准凹透镜入射，可以看到平行光经过凹透镜时会向外发散的现象。

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三、实验创新

1.实验器材简单易得，本实验的器材除透镜外都是生活中很容易得到的，有利于引导学生利用身边的日常用品进行科学研究。

2.新增光的镜面反射、光的漫反射、凸透镜对光线会聚作用、凹透镜对光线发散作用等四个演示实验，都是准备容易，操作简单，效果理想，对学生理解和掌握相关知识是很好的补充。

光的反射科学实验篇2

知识目标

1、知道什么是光疏介质和光密介质，理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件．

2、理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角．

能力目标

能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题．

能运用全反射的知识分析和解释一些简单的现象了解光的全反射在光导纤维上的应用．

情感目标

1、通过这部分知识的学习，使学生对自然界中许多美好的现象进行充分的认识，学会用科学知识来解释自然现象．

2、了解我国光纤技术的进展以及光导纤维在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度．

教学建议

1、初中没有学过全反射，它对学生是一种新现象．建议作好演示实验，使学生清楚地认识全反射现象，知道在什么条件下发生全反射．

2、全反射现象是生活中常遇到的，要让学生认识并掌握全反射现象产生的条件：一是光由光密介质进入先疏介质，二是入射角大于，或等于临界角．要让学生正确理解“光密”和“光疏”的概念，要知道“密”和“疏”是相对而言的，并且要注意不要把其与介质的密度混同起来．

3、要让学生正确理解临界角的概念、这就要做好演示实验，要让学生看到：

①折射角随入射角的增大而增大，入射角增大到某一角度时折射角趋近于90°，再增大入射角，光密介质中的折射光消失．

②随着入射角和折射角的增大，反射光的亮度不断增强，折射光的亮度不断减弱，当折射光消失时，反射光最强．

4、要让学生会用全反射的知识对一些生活中的全反射现象进行分析．建议介绍一下光导纤维可以将市场出售的纤维饰品让学生看一下以得到感性认识，加深理解．

讲过全反射之后，建议小结一下，说明光射到透明介质界面上时，一般来说，同时发生反射和折射，只有发生全反射时没有折射光线．

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教学设计示例

全反射

（－）引入新课

通过光的折射实验演示折射角和入射角的大小关系，然后由光的可逆性推断可能发生的现象，并用实验证实全反射现象．

（二）教学过程

1、做好演示实验：光的折射和光的全反射实验．

2、带领学生分析发生全反射的条件：

光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角，不会发生全反射，而光由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角的增大，折射角先达到90°，就发生了全反射现象．

入射角必须大于一定的角度：临界角

强调：

全反射：光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射．

A、产生全反射的条件：①光线从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或者等于临界角．

B、当光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射．

C、当光由光密介质射火光疏介质时，应先判断会不会发生全反射．为此应画出入射角等于临界角的光路，然后再根据折射定律或反射定律进行定量计算或动态分析．

3、棱镜：通常指截面是三角形的三棱镜．

探究活动

（一）

1．利用光的全反射的有关知识自制光导纤维．

2．查阅资料，了解我国光纤的发展和过程．

（二）

实验研究：

题目：“海市蜃楼”实验模拟

光的反射科学实验篇3

【关键词】共振光散射技术；无机分析；离子分析

在上世纪90年代，Pasternack等人利用荧光分光光度计实现了共振光散射技术，并且将其运用到化学分析工作中，这也是共振光散射技术首次被运用。而随着科学技术的不断进步，共振光散射技术也在不断的发展，而且应用的范围日渐广泛，在生化分析、有机分析以及环境分析领域中都得到了广泛的运用。

一、共振光散射技术

光散射指的是通过一定的介质时，可以在不同的方向上观察到来自光束的反射现象，这种反射现象是由于电磁射与物质相互作用而产生的，而光散射的方向和现象与介质的均匀性以及粒子的大小和形状之间都有着密切的关系，正是由于粒子的大小和形状的差异性才使得光散射的波长产生差异，这样便可以根据不同的波长来判断反射的结果。当介质中的粒子直径与波长的长度存在不同的差距，就会相应的形成反射、折射或者是散射等现象，在化学分析活动中根据不同的现象则可以实现对分析结果的判断。在分析溶液中，被分析的粒子直径与入射光波的长度相比通常较小，所以这时产生的光散射主要是瑞利散射现象，而在一般的情况下，这种瑞利散射的信号十分微弱，在分析活动时的应用容易遇到较大的困难，所以，只有在瑞利散射波的波长与散射分子的吸收带十分接近时，才能够通过电磁波频率与散射频率相同产生的强烈瑞利散射，这种散射也称之为共振瑞利散射。在实际的化学分析活动中，通过溶液所产生的共振光散射与通常的共振瑞利散射现象也会存在一些差异，其中可能会呈现出动态散射其他的光散射成分。另外，共振光散射技术还可能会引起一些非线性散射现象，所以我们将这些不同的散射技术统一称之为共振光散射技术（RLS），并且对其在化学分析领域中的应用进行更加深入的分析。

二、共振光散射技术的实验方法

共振光散射技术已经在很多领域中获得了应用，因为其操作简单，而且能够利用简单的荧光光度法实现，所以在实验程序上也十分简单，这也成为了共振光散射技术获得关注与应用的主要因素。共振光散射技术的实验方法如下：

1.确定反应条件

在无机分析中应用共振光散射技术，主要是利用仪器对中介粒子的散射光强度进行确定，因此必须要安伯政介质中的粒子处于稳定状态而且要均匀分布。所以为了获得准确的粒子溶液，就必须要对反应条件进行科学的确定，对于分析溶液的pH值、反应试剂、稳定剂等相关的因素进行科学的界定，为分析检验工作提供科学的反应条件，这样才能获得科学的检测数据。

2.共振光散射曲线的绘制

对于共振光散射曲线的绘制与普通的吸光光度法的过程是十分相似的。第一，根据测试要求取一定的试液，同时根据实验条件加入所需要的试剂，在普通的荧光广度计上便可以根据实际分析的需要进行相应的激发和扫描，以此获得的强度对应的波长就可以形成相应的光谱图，在图中的最大波长便可以形成共振光散射的曲线。第二，根据分析实验的要求，将需要测试的溶液的相关标准与空白溶液进行相应的配比和控制，利用共振光散射强度最大的波长对溶液进行测量，将获得的结果进行曲线绘制，利用直线和曲线分别代表不同的波长，这样便可以利用该曲线图测试出待测溶液中离子的含量。

三、共振光散射在无机分析中的应用

1.常用的测定体系

在运用共振光散射技术对无机离子进行检测和分析时，只有在加入的试剂形成反应并且生成了疏水性缔合物，或者是生成难容的沉淀化合物离子，这时才会形成共振光散射的现象，所以必须要在这种情况下才能利用共振光散射技术来实现无机分析检测。疏水性缔合物的产生是最简单和最常用的应用体系，常用的碱性染料包括如结晶紫、亮绿、维多利亚蓝等等，而常用的酸性染料体系则包括如Ag与邻菲罗啉（phen）形成络阳离子等，都可以实现无机离子的检测和分析。缔合物的生成对于共振光散射技术的检测结果会产生一定的影响，尤其是针对反射强度会产生一定的增强作用。在表面活性剂体系方面则主要是通过表面活性剂与络离子产生的离子化合物会形成不同的散射效果，而根据不同强度的共振光散射效果则可以用来实现对银离子的测定。

在满足相应反应条件的情况下，被测溶液会产生一定量的难容化合物，而在稳定剂或者是分散剂的作用下，这种难容化合物就会在溶解液中发生反应，使溶液的RLS增强，如测样中的Pb2+，向其中加入K2Cr2O7生成难溶的PbCr04，籍此测定铅离子；测定Cl-时，使其生成AgCl沉淀颗粒测定；测定盐渍食品中K4[Fe（CN）6]3，使其生成不溶于水的普鲁士蓝Fe[Fe（CN）6]3·XH2O细微晶粒。

2.无机离子的测定

在无机离子的检测过程中，通常使用到的共振散光谱有共振瑞利散射光谱（RRS）和二级散射光谱（SOS）等，在一般情况下，能够产生强烈RRS的体系同时也会产生较强的SOS，在很多体系中的SOS都具有很高的灵敏度，而且在实际的运用过程中通常需要根据具体的实验情况，确定实验检测需要使用的是RRS还是SOS，而从当前共振光散射技术的运用方面看，在RRS的利用方面显然已经超越了SOS等体系，其在无机离子检测的效率方面也获得了极大的提升。

结束语

共振光散射技术应用在无机离子检测中已经有多年的历史，从当前的研究资料中可以看出，大部分应用和研究工作都集中在一些高校和研究机构，而且广泛应用于对环境水的检测，这也说明共振光散射技术的应用范围受到了一定的限制，这种不平衡的现象使得其发展速度十分缓慢。与此同时，共振光散射技术在化学领域的分析工作中已经受到了很多的关注，而且具有很好的发展前景，但是由于在理论研究方面的文献不够充足，所以仍然需要不断的探索与实践，才能促进获得更广泛的运用。

参考文献

[1]尉颖琪.拉曼光谱技术及其在医学中的应用[J].科技创新导报，2011（33）

[2]吕朝霞，李太山，李茂静共振瑞利散射光谱法的研究进展[J].大观周刊，2012（19）

[3]李龙川.等离子共振光散射技术在食品安全检测中的应用[J].中小企业管理与科技·上旬，2010（02）

光的反射科学实验篇4

关键词： 偏光片；偏振光学；原理；制造；检验

中图分类号：TN949.199 　 文献标识码：B

A Course of Polarizer Knowledge

Part Five The Properties and Examination of Polarizer

FAN Zhi-xin

(Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518106, China; Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Abstract: This paper summarize the polarizer knowledge in detailed, include about of the invention and application of polarizer, the basic of polarization optics, the principle of polarizing devices, the structure and manufacture of polarizer, the properties and examination of polarizer, and the technology development and market state of polarizer. It have a common direct sense for new recruits in polarizer industry and a refer value for polarizer research workers.

Keywords: polarizer; polarization optics; principle; manufacture; examination

1　偏光片的性能及指标

LCD偏光片的基本性能指标主要有：光学性能、耐久性能、粘接特性、外观性能以及其它特殊性能几个方面。

1.1　偏光片的光学性能

偏光片的光学性能包括：偏振度、透光率和色调三项主要性能指标，其它还包括防紫外线性能以及半透射型偏光片半透膜的透光率、全反射率和漫反射率指标。在一般LCD产品的使用中，要求偏振度和透光率性能指标越高越好。偏振度和透光率越高，LCD显示器件的显示效率就越高，相对能耗就小。但对常规碘染色的偏光片产品而言，偏振度和透光率是一对矛盾，偏振度越高，透光率就会越低，而且还要受到色调的约束，因此一般普通型偏光片产品的偏振度都在90～99%之间，透光率在41%～44%之间。三利谱偏光片透射型透光率在42%以上，偏振度在98%以上；反射型反射率在27%以上，偏振度在98%以上；半透射系列透光率为4～24%，反射率为16～28%，偏振度在98%以上；黑白STN系列透光率在42%以上，偏振度在98%以上；彩色STN系列透光率在42%以上，偏振度在99.9%以上；OLED系列透光率在43%以上，偏振度在99.9%以上；3D系列透光率在41%以上，偏振度在98%以上；TFT系列透光率在43%以上，偏振度在99.9%以上。色调指标主要为满足人们的视觉习惯，同时要求偏光片产品的色调偏差要小，以保证LCD产品最终色调的一致性，这主要由偏光片产品的色度坐标参数值和它们的控制公差范围来标识，一般控制公差的范围越小越好。

1.2　偏光片的耐久性能

偏光片的耐久性技术指标包括耐高温、耐湿热、耐低温和耐冷热冲击四项，其中最重要的是耐湿热性能指标的高低。耐高温是指偏光片在恒定烘烤温度下的耐温工作条件，目前根据偏光片的技术等级，通常分为通用型：工作温度为70℃×500HR；中耐久型：工作温度为80℃×500HR；高耐久型：工作温度在90℃×500H以上这三个等级。耐湿热技术指标是指偏光片在恒温恒湿条件下的耐湿热工作性能，通常也分为三个技术等级，即通用型：湿热工作条件为40℃×90%RH×500HR；中耐久型：湿热工作条件为60℃×90%RH×500HR；高耐久型：湿热工作条件为：70℃×95%RH×500HR以上。由于构成偏光膜的基本材料PVA膜和碘及碘化物都是极易水解的材料，同时也由于偏光片所使用的压敏胶在高温高湿条件下容易劣化，因此，在偏光片的耐久性技术指标中最重要的就是耐高温和耐湿热指标，如果耐高温和耐湿热指标通过，其它耐久性能指标通常都不会发生问题。

1.3　偏光片的粘结性能

偏光片的粘接特性技术指标主要指偏光片压敏胶的各项特性，一般包括：压敏胶与玻璃基板之间的剥离力、压敏胶与剥离膜之间的剥离力、偏光片保护膜与偏光片之间的剥离力以及压敏胶的粘接耐久性。压敏胶与玻璃基板之间的剥离力也称粘合剂的粘接强度，这是LCD偏光片产品最重要的粘接特性指标。这个技术指标通常用日本电子机械工业协会规格EIAJ-ED-2521A标准来加以测定，以g/25mm为单位来表示，通常LCD偏光片压敏胶对玻璃基板的剥离力都规定在500g/25mm以上，而实际使用中上限一般在1,000g/25mm以下。有实际的事例表明，当粘合剂对玻璃基板的剥离力在500g/25mm以下时，会发生偏光片在玻璃屏表面粘合后自动剥离和翘曲的现象。

1.4　偏光片的外观指标

偏光片的外观性能技术指标主要是指偏光片产品的表面平整度和外观欠点的个数，这些技术指标主要影响偏光片产品在贴片时的利用率。这些技术指标在偏光片行业通常都有着较为一致的技术规定，一般为每张偏光片产品（500×1,000mm）15个以下不大于150μm的欠点。由于偏光片产品的最终外观检查都是采用人工目视检查，因此在偏光片产品批量生产过程中，外观欠点的分布会有一定的离散分布，对此，各个偏光片生产企业都是采用一定的内控规格与交货规格的差值来保证交货质量标准。但应该注意，由于150μm已经是接近人眼目视分辨的最小极限，尤其是在工业化大批量生产过程中，检查人员在长时间作业中还会产生视觉疲劳，因此150μm的欠点检查标准是较为合理可信的。

1.5　影响偏光片性能指标的主要因素

影响偏光片性能的主要因素都与偏光片的基本性能指标有关。影响偏光片光学性能技术指标的主要影响因素包括：偏光膜材料的选择、染色材料的选择、偏光膜染色、拉伸工艺条件的选择以及设备能力的限制。这些都涉及到偏光片生产的核心技术，因此偏光片生产企业对这些材料和工艺条件的选择都是十分慎重的，一般不会轻易变更。一旦偏光片生产企业的产品为客户所认定通过，偏光片生产企业就会采取严格的生产质量管理措施，来保证偏光片产品光学性能的稳定。

偏光片产品耐久性技术指标实际包括二个方面的耐久性指标：偏光片的耐久性和压敏胶粘合剂的耐久性。影响偏光片耐久性的主要影响因素包括：偏光片基本材料的选择、染色材料的选择以及偏光片染色、拉伸、复合的工艺条件等要素。一般而言，偏光片所选用的PVA膜分子量越大、拉伸倍率越高，则偏光片的耐久性越好，反之也是一样。同时偏光片在生产过程中的着色度越好，所用染料的抗解能力越强，则偏光片的耐久性也就越好，因此染料系偏光片的耐久性要远好于碘染色系偏光片产品的耐久性。

影响压敏胶粘合剂耐久性的主要因素包括：粘合剂配方的选择、粘合剂溶剂的选择、粘合剂调和工艺条件的选择、粘合剂干燥工艺条件的选择以及粘合剂储存条件的选择。应该注意，粘合剂的耐久性指标是一个综合性指标，它的影响是多方面的，而且这是偏光片生产的另一个核心技术，一般偏光片生产企业在确定了粘合剂的工艺条件之后都不会轻易改变，并且有着严格的工艺质量管理要求，否则极易造成批量的产品不良。

影响偏光片外观性能的主要因素也是多方面的，主要有：偏光片生产的环境净化条件、偏光片生产的材料选择、偏光片生产的设备条件、偏光片生产的工艺流程和工艺配方、偏光片包装、储存、运输条件，以及偏光片在客户使用时的存放环境和加工方法。总之，偏光片是一种非常"娇气"的产品，必须仔细地加以保管和使用，否则就很容易造成表面凹点、黑点和翘曲等表面不良的出现。

1.6　偏光片的选用规则

A+级产品的面片，原则上选用原厂整张偏光片，部分产品可用TFT无旋光三角料；底片原则上选用原厂整张偏光片。A级产品的面片，一般选用原厂等级整张偏光片，TFT无旋光三角料，或是库存量较多TFT边角料偏光片，或者是以后是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片，底片用原厂等级整张偏光片或复合底片。B级产品的面片，尽量使用库存量较少TFT边角料偏光片、碎料片，或者是以后不再是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片，底片用复合底片。客户有特殊要求时，按客户要求选用特殊偏光片。

1.7　偏光片的使用方法

轻拿轻放，不能用硬物在表面上推划，取放时不能折叠。对等级片和边角料片在投入生产前要进行分色筛选。贴片时，一定要让LCD表面上残留的清洁液完全挥发干净后，才能贴上偏光片。超宽温偏光片分切时一定要胶水面朝下放置。

1.8　偏光片的贮存及搬运方法

偏光片的贮存方法：偏光片应贮存在室温条件下，湿度在75%以下遮光保存；贮放时要求平放；供应商完整包装偏光片，按供应商标识的堆放高度和堆放位置堆放；快递包装的偏光片、散装堆偏光片，堆放时每300张需单独隔离支撑堆放。偏光片的搬运方法：偏光片搬运时要放置在搬运物最上层，高度不能超过规定的堆放高度，并且要轻拿轻放，不能竖放，不能碰压。储存条件：产品应密封好，储存在通风良好、干燥的库房中，温度为23±2℃，湿度为60±5%RH；产品的内包装开封后，要及时使用，并按照规定的储存环境存放；在库房堆放时高度不得超过10箱。包装：产品每一片之间用隔离纸进行防压隔离，产品内包装为铝箔复合袋，具有防光辐射、防潮功能，每袋内装20片，产品外包装采用纸箱包装，每箱内装5袋，共计100片。

2　偏光片的检验

2.1　偏光片的环境试验标准

高温贮存试验条件：70℃×500h；判断标准：单体透过率（T）、偏振度变化（P）≤5%、无曲翘、气泡、分层、剥离。高温高湿试验条件：40℃×95%RH×500h；判断标准：单体透过率、偏振度变化≤3 %、无曲翘、气泡、分层、剥离。耐寒试验条件：-40℃×500h；判断标准：单体透过率、偏振度变化≤3%、无曲翘、气泡、分层、剥离。

2.2　测试方法

2.2.1　外观尺寸测试

环境条件如果没有特别注明，测试在室温条件下进行（23±2℃，60±5%RH）。尺寸检验：在室温下，用直尺和量角仪，分别测量产品的长度、宽度以及角度，测量结果应符合要求。整片厚度：厚度用千分尺测量三次，并取三次测量的平均值。压敏胶厚度：用千分尺测出附有压敏胶和剥离膜时的厚度d1，撕下剥离膜，用甲苯将压敏胶清洗干净，再将剥离膜附上，测出厚度d2。压敏胶层厚度d=d1-d2，至少测试3个点，得到平均值，数据应符合要求。外观检验：40W日光灯下，人眼距离偏光片20cm处观察各种点状缺陷，平均直径L大于0.15mm计数，小于0.15mm忽略不计。

2.2.2　光学性能测试

光学性能检验单体透过率，用分光光度计测试400nm到700nm的光谱曲线，用人眼视觉函数曲线进行修正，得到光学平均值，数据应符合要求。偏光片的光学性能主要用三个参数来判定：透光率T、偏振度P和色调。透光率T定义为T=I/I0，其中I0表示入射自然光的光强，I表示偏光片的透射光强。透光率表征了偏光片对光能量的传递比例。偏振度P定义为P=（I∥-I）/（I∥+I），其中I∥和I分别表示两个偏光片组合时，透光轴平行和垂直时所对应的透射光强。偏振度表征了当自然光入射到偏光片后，透射光中完全偏振光所占的比率，它表示偏光片的起偏程度，愈接近1愈好。在实际应用中，偏光片有一定的最佳偏振区，透光率最高可达42%以上，偏振度可达99.9以上；耐温性H片稍差，约60℃左右，而K片可达80℃以上，目前生产和使用以H片和K片为主，国内生产较为普遍的是H片。色调，显示产品外观颜色特征，由400nm到700nm的光谱曲线，根据CIE-1976标准，计算得到的数据应符合要求。

2.2.3　粘接力测试

粘接力检验，与玻璃粘接力，切割偏光片样品25mm宽，180mm长，从一端剥掉剥离膜135mm，用胶辊将样品贴在玻璃上，压力为2kg，然后静置1小时。在材料试验机上进行90°剥离测试，行进速度为200mm/min，测得的数据作为与玻璃粘接力。至少测试3个样品，得到峰值的平均值作为与玻璃的剥离力。剥离膜，切割样品，大小为25mm宽，175mm长，将剥离膜剥开75mm，剩下100mm长，然后将偏光片固定住，用夹子夹住剥离膜，以500mm/min的速度进行剥离，测出的数据即为剥离力。至少测试3个样品，得到峰值的平均值作为剥离膜的剥离力。外保护膜，用和剥离膜同样的方法进行测试。反射膜，用和剥离膜同样的方法进行测试。耐久性检验，切割样品，大小为20mm宽，50mm长，将样品贴合在玻璃上，按前面的条件进行试验，试验后样品应符合要求。

2.3　偏光物理实验

2.3.1　马吕斯定律实验

（1）马吕斯实验

马吕斯实验是1808年马吕斯（Malus）在实验上发现了光的偏振现象的实验，这个实验可以用准直光源（细束手电筒、激光笔）、玻璃、亚克力板等来做。使一束光以57 °角入射在玻璃板M上，反射光线以入射角同样的角度反射到玻璃板N上，当玻璃板N围绕此反射光线转动时，从N产生的反射光线强度会发生变化。在M和N的入射面平行时反射光最强，而M和N的入射面垂直时反射光近乎为零。实验揭示了M的反射光是线偏振光，玻璃板M对振动方向与入射面垂直的光有强烈的反射，对振动方向与入射面平行的光不反射，N的作用是检测光是否偏振。这个实验用光波是横波能给出解释，而如果认为光波是纵波却不能给予说明。在马吕斯实验中应用的实验装置也有教材上称之为内伦贝格反射偏振计。

（2）马吕斯定律实验

马吕斯定律是描述从偏光器件透射出来的光强随起偏器和检偏器的主截面之间夹角变化规律的经验定律。从尼科耳棱镜透射出的将是单一的线偏振光，电矢量振动方向平行于尼科耳棱镜的主截面。让这个线偏振光再入射到第二块尼科耳棱镜上，若第二块尼科耳棱镜与第一块尼科耳棱镜主截面夹角为θ，入射线偏振光的振幅为A0，根据矢量分析原理，只有平行于第二块尼科耳棱镜主截面的投影振动分量A=A0cosθ可以从第二块尼科耳棱镜透射出，透射出的光强为I=I0cos2 θ。当θ=0时，则从第一块尼科耳棱镜透射出的线偏振光的振动方向平行于第二块尼科耳棱镜的主截面，光能全部透射过第二块尼科耳棱镜，这样的装置称为平行尼科耳装置。当θ=π/2时，则从第一块尼科耳棱镜透射出的线偏振光的振动方向垂直于第二块尼科耳棱镜的主截面，光完全不能透射过第二块尼科耳棱镜，这样的装置称为正交尼科耳装置。马吕斯定律实验可以用尼科耳棱镜做，也可以用其它各种起偏元件做，最简单就是用手中的偏光片来做。当然光从空气入射到偏光片表面或者从偏光片出射在与空气的界面处，都有反射光损失，在扣除反射和吸收的光损失后，才能正确验证马吕斯定律。

用大量的偏光片还可以做如下有趣的实验，理论上，两偏光片正交：光强I=I0cos2（π/2）=0；在两张偏光片之间平分角度一张偏光片：I=I0[cos2（π/4）]2=I0/4；两张偏光片：I=I0[cos2（π/6）]3≈0.42I0；三偏光片：I=I0[cos2（π/8）]4≈0.53I0；四张偏光片：I=I0[cos2（π/12）]5≈0.84I0；五张偏光片：I=I0[cos2（π/16）]6≈0.89I0；N（无穷多）偏光片：I≈I0[cos2（π/N）]N= I0[1-sin2（π/N）]N≈I0。由此可以理解扭曲排列液晶盒旋光后光透过。

2.3.2　布儒斯特定律实验

一般情况下，光从空气入射到透明材料中，反射光和折射光都是部分偏振光，反射光电矢量在垂直入射面方向相对强，折射光电矢量在平行入射面方向相对强。当光以某特定角度θB入射，满足公式：tanθB=n，反射光和折射光互相垂直，反射光偏振方向垂直入射面，为S光；反射光中没有P光分量。这个现象是布儒斯特于1815年发现的，称为布儒斯特定律。布儒斯特定律是一些偏光元件的起偏原理，布儒斯特定律实验可以用各种反射材料和偏光元件以及量角器来做，最简单的实验是用偏光片观察地板瓷砖釉面或者桌面油漆镜面对房间吊灯光的反射。首先转动偏光片总有反射光透射极大和极小的变化，反射光是部分偏振光，电矢量振动方向以水平方向居多。当透过偏光片的反射光极强时，沿水平横向标记出偏光片透光轴方向，也可以沿垂直纵向标记出偏光片吸光轴方向。再把偏光片透光轴转到垂直地面方向，也就是吸光轴转到平行地面方向，移动实验者与吊灯之间的距离，总能找出透光极弱的位置，用米尺测出这个位置对应的灯与反射点的水平距离l和垂直高度h，就能由公式tanθB=l/h=n方便地计算出作为反射镜面材料的折射率。这个实验不仅是测试透明材料折射率的方法之一，实际上也是通常人们在生产实践中因地制宜确定偏光片透光轴方向的有效方法。

2.3.3　偏振光检验方法实验

（1）偏振光的获得

光有五种偏振状态，即自然光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光以及线偏振光，这五种偏振状态如何产生又如何检验是哪种偏振光，是普通物理光学教材都予以介绍过的。普通光源，电致发光如灯泡，化学反应和热致发光如燃烧等，发出的光是自然光；自然光经过透明材料的折射和反射可以获得部分偏振光；自然光和部分偏振光通过尼科耳棱镜等偏光元件可以变成线偏振光。自然界的大多数光源发出的都是自然光，但把光源放在强磁场中，电子作拉莫尔进动，其电磁辐射就是圆偏振光或者椭圆偏振光。获得椭圆偏振光的简单方法是用一块尼科耳棱镜和一枚云母片，或一张偏光片和一张补偿膜，自然光经过偏光片就变成线偏振光，线偏振光通过补偿膜一般情况下就变成椭圆偏振光，特殊情况下变成圆偏振光或还是线偏振光。

（2）偏振光的检验

光的偏振现象可以借助于两张同样的偏光片和一张1/4补偿膜进行观察，通过一张偏光片直接观察光源，如果没有强弱变化，表明光源是自然光或者是圆偏振光；如果有强弱变化，表明光源是部分偏振光或者是椭圆偏振光，如果强弱反差很大，弱时几乎为零，则表明是线偏振光。用1/4波片可以把圆偏振光和椭圆偏振光变成线偏振光，但不能把自然光和部分偏振光变成线偏振光，而将偏光片与1/4波片组合使用，就可以把五种光都给区分开来，达到检验鉴别自然光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、线偏振光的实验目的。

2.3.4　玻片堆制备实验

相比较而言，玻片堆是最容易制作的偏光元件。此“玻片”非彼“波片”，玻片是玻璃片，可以用LCD用超白超平超薄玻璃片，厚度有0.4mm、0.7mm、1.1mm等，也可以用化验室常见的试玻片。波片是波晶片，是用石英或云母等双折射晶体制成的薄片。直接把玻璃片叠放起来就可以制成玻片堆，但玻璃片与玻璃片之间的空气间隙太薄可能引起薄膜干涉现象。不仿用双面胶条，约0.1mm厚，贴在玻璃片两侧或两端作为间隔。每片玻璃之间留出与玻璃片厚度大致相同的位错台阶边，使玻片堆成倾斜排列形式。

由菲涅耳反射率和透射率公式可知，在布儒斯特角θB处，θi+θt=90°，rp=0，Rp=0。

取玻璃折射率典型值为1.5，θB=56.3° ，得到RS≈0.15，可知光强每经过一个界面就反射损失约15%，但都是S分量。由10片玻璃叠放制成的玻片堆就足够达到起偏作用，透射光中S分量已经反射损失殆尽，偏振度已经在99%以上。

2.4　偏光片实验

2.4.1　偏光片偏振干涉实验

本实验可以用偏光片和塑料薄膜、胶片、尺、云母片、液晶盒等来做。一个平行平面波片放置在两枚起偏器P和检偏器A之间，当波长为 的单色线偏振光垂直入射到波片时，求通过检偏器A的干涉光强。厚度为d的波片使o光和e光产生的光程差是

δ=Δnd=(ne-no)d

相位差是

φ=■（ne-no）d

用α表示P和A之间的夹角，用θ表示波片光轴与P之间的夹角，干涉光强表达式是

PA时

PA时

I=I0sin22θsin2■

没有双折射样品时，转动A，光强变化规律，从0°360°，经历最亮到最暗，0°、180°最亮，90°、270°最暗。当样品很薄时，双折射干涉光程差很小，可见光都没有干涉极大，样品在正交偏光场下就暗，在平行偏光场就亮。样品很厚，可见光总有几个波长满足干涉极大，也另有几个波长干涉极小，无论是正交还是平行偏光场，样品都比较白，没有暗态。当样品厚度适当，在45°处正交，I=I0sin2(δ/2)，平行，I=I0cos2(δ/2)，可见光只有一个波长满足干涉极大，一个满足干涉极小时，这两个波长就是颜色互补。白光中缺少某个波长，就显示互补色着色。

2.4.2　偏光片偏振度测试实验

偏光片偏振度测试实验需要用到分光光度计仪器，也可以用点光源和光电池布置好光路搭建简易测试装置。无色透明材料通常需要测试的性能指标有透光率和雾度，有色透明材料加上色调指标，偏光片再加上偏振度这个特殊的而且是主要的指标。

透光率是透明或半透明材料的光线透过率，以透过材料的光通量与入射光通量之比的百分率表示，用一束平行光垂直照射到试样上，透过试样的光通量I与照射到式样上的入射光通量I0之比的百分率，透光率T=I/I0，测试仪器为雾度计或光度计。对于用某一单一波长的单色光测量的透光率称之为单色光透光率，测试仪器为分光光度计。样品表面应平整光滑，厚度均匀，不同厚度测试结果不能比较。偏振度P定义为P=(I∥-I)/(I∥+I)，其中，I∥和I分别表示两个偏光片组合时透光轴平行和垂直时所对应的透射光强。雾度是透明或半透明材料的内部或表面由于光散射造成云雾状或混浊的外观，以散射的光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示，用一束平行光垂直照射到试样上，以部分平行光偏离入射方向大于2.5 的散射光通量Td与透过样品的光通量T2之比的百分率，它是通过测量无试样时入射光通量T1与仪器造成的散射光通量T3，有试样时通过试样的光通量T2与散射光通量T4，按计算式H(%)=[(T4/T2)-(T3/T1)]×100≈(T4/T2) ×100计算得到雾度值，测试仪器为雾度计，对样品表面要求无污染和擦伤。不同厚度，测试结果不可比较。一般透射型偏光片的透光率T>42%，偏振度P>98%，雾度H

2.4.3　简易吸收偏光片制备实验

实验室自制简易吸收偏光片用到的主要原料及工具有聚乙烯醇、碘化钾、蒸馏水、无水酒精、玻璃片、电炉、三口烧瓶、搅拌器、烧杯、鼓风干燥箱等。

制作过程，称取聚乙烯醉10g，放在500mL三口烧瓶中，加蒸馏水400mL，用水浴加热煮沸，用搅拌器不停搅拌，使其完全溶解成胶状。称取碘0.5g，放入烧杯中，加蒸馏水50mL，再加1g碘化钾，搅拌使其完全溶解。等聚乙烯醇溶液降温到60～70℃，慢慢加入已配好的碘溶液。边加边搅拌，直至全部加完，注意搅拌均匀。这时聚乙烯醇胶体的颜色由淡棕色变成深红棕色，将已加了碘的聚乙烯醇胶体倒在干净的玻璃上，用玻璃棒摊平。所用配料可摊1,500cm2的偏光片。随着胶体温度慢慢下降，胶体的颜色由深红棕色变成蓝绿色、蓝色、深蓝色、深蓝紫色。把经过处理的玻璃片平放在干净、干燥的无尘室内，让加了碘的聚乙烯醇自然晾干，使其成膜。将晾干的加了碘的聚乙烯醇塑胶薄膜，用刀片从一角撬起，用手轻拉，整片薄膜可从玻璃片上脱下，根据需要制作的偏光片大小，剪成适当宽度的长条带。为方便拉伸，可将薄膜两端缠绕在圆棒如铅笔杆上，拉伸时温度以60～70℃为宜，拉伸量3～4倍。加热方法有多种，可以用装满70℃左右热水的热水瓶加热，可以用电炉余温加热，可以用电吹风加热，还可以用电烙铁加热钢管加热。拉伸方法，双手分别抓住缠绕着加碘聚乙烯醇胶条带的两根圆棒，向相反方向用力拉拽，边拉拽边让胶条带从右向左缓慢移动通过热源，重复拉拽直至加碘聚乙烯醇塑胶薄膜在热和拉力作用下，由原来深蓝紫色变成透明度很强的淡青色为止。

清洗，将已拉伸的加碘聚乙烯醇塑胶条带，放在无水酒精中浸泡十几分钟，洗掉表面残存的碘化钾、碘和指纹等污物。装片，将经过处理的塑胶条带剪成小块，夹在两块干净的玻璃片中，玻璃边缘用透明胶带封好即为成品。

2.4.4　简易散射偏光片制备实验

实验室自制简易散射偏光片，可以用剪切液晶调光玻璃来做，需要用到的原材料包括向列相液晶、柔性紫外固化胶、衬垫料和玻璃片，工具就是紫外光灯、小瓶、注射器等。在小瓶中把液晶和紫外胶混合均匀，液晶与紫外胶的比例在1:2～2:1之间都可以，把玻璃片清洗干净，撤布上衬垫料，合上两片玻璃，留出适当错位台阶。用注射器把液晶胶滴在台阶处，靠毛细现象把液晶胶灌注进两片玻璃间隙中。调节紫外光灯与玻璃距离控制紫外光强度，先摸索出紫外光曝光固化时间规律，例如1分钟之内不发生从透明到白色的变化，1分钟后才发生变化。掐在1分钟之前，关闭紫外灯，对上下两个玻璃片在一个方向同向或反向反复推拉进行剪切。之后再次开灯曝光，使之发生相分离并完全固化。

制品外观是半透明状态，不是散射毛玻璃状态。偏光显微镜中能看到剪切液晶微滴是拉长的长椭球状，而不是一般聚合物分散液晶中的圆球状。分光光度计光谱测试表明，制品在可见光范围有接近50%的透光率，偏振度能达到80%以上。隔着制品观察液晶电脑屏幕，当剪切方向与液晶显示器表面吸收偏光片透光轴垂直时，图像最清晰，当剪切方向与液晶显示器表面偏光片透光轴平行时，图像最模糊。

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光的反射科学实验篇5

光的微粒说和波动说》教学设计 甘肃省兰州一中 靳建设 1月15日  一、素质教育目标：    （一）知识教学点：    1．知道光的微粒说和波动说    2．了解光的波动说和微粒说的发展史    （二）能力训练点：    1．通过实验现象的观察对比分析，注重观察能力的培养。    2．通过对光本性发展史的认识，培养科学探索、质疑精神，提高科学素质。    （三）德育渗透点：    1．通过对光本性发展史的了解，使学生感受和体会物理学的研究方法，领略物理理论的形成过程和物理学家的思维方法。    2．对光的波动说与微粒说的初步了解，培养学生的辩证唯物观点，激发学习兴趣，培养创新意识和创新精神。    二、重点、难点、疑点及解决办法：    本节课的内容，就课本而言，十分简单，而学生学起来比较枯燥抽象。但它是本章的开头.本章贯穿主线--人类对本性认识的发展过程。因而，上好这节课，对认识光的本性，提高学生的科学素质和培养创新精神十分必要。重点是了解人类对光本性认识的发展史，从而激发学生的学习兴趣，使学生受到辩证唯物主义教育，了解物理学的曲折发展过程和研究方法。初步认识光的波动性与粒子性，且光具有波粒二象性是学习的难点。要调动学生学习的积极性，使课堂变得生动活泼，增加较多的演示实验，穿插介绍物理学史是十分必要的。    三、课时安排：    本节内容：1课时    四、教具准备：    多功能激光仪 投影仪 多媒体课件    五、学生活动设计：    主要包括老师提出问题引导学生思考、讨论，观察实验，类比分析，归纳推理，质疑等，激发起兴趣，落实"以人为本，注重发展"的目标。    六、教学步骤：    （一）明确目标，引入课题：    演示一：激光仪演示观察：光的直进、反射、折射、介质分界面上同时发生的反射与折射。    演示二：激光器上演示在宽窄不同的三种单缝下所发生的直进、衍射现象等。    演示三：单色光通过双缝屏所发生的干涉现象。    在实验演示前可由老师先引导学生分析可能产生何种现象，然后演示观察，一方面检验所学知识的理解和应用能力，另一方面由于受所学知识的局限，对演示二与演示三所发生的现象产生惊奇，产生学习兴趣，可以激发求知欲。在此基础上老师提出：以上种种现象已经无法用光的直进、反射、折射等规律解释和说明，需要我们进一步弄清光的本质，光到底是什么？    人类对光本性的探讨，从很早就开始了，不过这个问题并不简单，人类对光本性的认识经历了漫长而曲折的过程，直到十七世纪，人类对光本性的认识才逐渐形成了两种学说。    （二）重点、难点的学习与目标的完成过程：    1．光的微粒说：    多媒体课件："关于光的本性问题，在1704年出版的《光学》一书中，牛顿认为光是从发光体发出的而且以一定速度向空间直线传播的微粒。这种看法被称为微粒说。牛顿用弹性小球撞击平面时发生反弹现象的类比，来解释光的反射现象，当光从空气进入透明介质时，由于介质对光微粒的吸引，使它们的速度发生变化，即造成光的折射。按这种解释，应该假设介质中的光速大于真空中的光速。当时，人们不能用实验方法测出光速，又因牛顿的威望，这种学说在18世纪取得了统治地位"。    按照牛顿的微粒说，解释光的直进、影的形成、反射、折射十分方便，但一束光射到两种介质界面时，既有反射，又有折射。何种情况下反射，何种情况下折射？微粒说在解释时遇到很大的困难。    2．光的波动说；    多媒体课件展示："荷兰物理学家惠更斯在1678年写成的《光论》一书中，从光与声的某些相似性出发，认为光是在"以太"介质中传播的球面纵波。"以太"是一种假想的弹性介质，充满整个宇宙空间，这就是惠更斯的波动说。这种学说认为光是某种振动，以波的形式在"以太"介质中的传播。按此学说解释光的折射时要假设介质中的光速小于真空中的光速。惠更斯成功地推导出了光的反射和折射定律。但是，"以太"这种连续弹性介质，难以想象，给波动说本身造成了不可克服的困难"。    光的波动说在解释光的直进和影子的形成原因时也遇到困难。    可见，光的微粒说和波动说在解释光现象时，都各有成功的一面，但都不能完满地解释当时的一切光现象。    直到19世纪初，人们发现了光的干涉、衍射，从而波动说得到很大发展。19世纪未，又发现了波动说不能解释的新现象--光电效应，证实了光的确又具有粒子性。人们终于认识到了光的本性--光具有波粒二象性。    3．牛顿的辩证思想：    牛顿虽然提倡了微粒说，但他并不排斥波动说。他根据所做过的大量实验和缜密的思考，提出了不少卓越而富有启发性的思想。如牛顿提出"周期性"概念，这是波动的一个特征，而惠更斯却否认波的周期性。因此，牛顿在它的微粒说理论中包容有波动说的合理因素。牛顿认为"我只是对尚待发现的光和它对自然结构的那些效果开始做了一些分析，对它做了几点提示，而把这些启示留等那些好奇的人们进一步去用实验和观察来加以证明和改进"。牛顿的严谨、兼收并蓄的科学态度值得我们学习。    （三）总结扩展与作业布置：    关于光本性的探索又一次证明了物理学是通过实验为基础发展起来的一门科学，物理学理论的形成经过实验假说实验完善和发展假说……的辩证过程，这期间往往要经过几代科学家的努力。这种探索精神，是我们今天学习的动力，这种探索过程，使我们再次领略到物理学的研究方法和物理思想。    布置学生预习下二节内容，提出预习目标，按课本要求自己观察所讲述的现象。    七、板书设计（投影）    第一节 波动说和微粒说    八、参考资料：    1．牛顿在1675年提出"光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子"，这些粒子被发光体"一个接一个地发射出来"。    2．为解释光在两种介质界面上同时发生的反射与折射，牛顿提出著名的"猝发理论"，他提出："每一束光线在通过任何折射面时，便处于某种为时短暂的过渡性结构和状态之中。在光线的前进过程中，这种状态每隔相等的间隔（等时或等距）内就复发一次，并使光线在它每一次复发时，容易通过下一个折射面，而在它经过两次复发之间容易被这个面反射"，"我将把任何一条光线返回到倾向于反射的状态称它为'容易反射的猝发'。而把它反回到倾向于透射状态称为'容易透射的猝发'，并且把每一次返回和下一次返回之间所经过的距离称它为'猝发的间隔'"。    3．"以太"：惠更斯提出的波动说中，需要指出光传播的介质。因而，他预言有这样一种连续弹性物质，它充满我们观察所及的整个空间，渗透于一切物体之中，这种介质取名为"以太"。        

光的反射科学实验篇6

一、重视课前准备工作

在上每节物理课前，应认真阅读教材和教学参考书，钻研教学大纲，认真领会教材的编写意图，结合学生的实际情况，分层次准备教案备课时要以活动性原则为根本原则，对教学环境以及自己的教学进行综合的考虑，对教学计划进行精心的规划和安排，把活动性贯穿于整个教学过程中。作为备课的中心，既要注重全班学生的整体水平，又要注意学生的个体差异，凡是有演示实验的物理课，教师必须在课前亲自动手做一遍，以免由于准备不充分和对临时发生的可能情况处置不当而导致上课时演示失败。对于没有演示实验的课，教师也尽可能设计一些，为使学生上课时最大限度地处于兴奋状态而作好充分准备。

二、注重实验过程对学生思维品质和探索精神的培养

对有演示实验的课应尽量使实验效果明显。为了使学生在上课时能积极地动手、动口、动脑，给学生创造积极的活动情境，使学习成为学生自己自主的活动，在进行演示实验前应向学生指出注意观察什么，怎么观察，使他们有目的地观察。实验演示完后，应引导学生对实验中出现的物理现象、记录的数据进行归纳总结，从而得出有规律性的东西，并能对出现的问题或对生活中出现的一些物理现象进行科学的解释。如在做观察全反射现象的演示实验时，为了使效果明显，除使用激光管做光源（如无激光管也可用镭射笔代替）外、还应在光线进入半圆形玻璃砖前用玻璃棒对激光束进行横向扩束，使之效果明显。进行演示前先让学生思考：既然光线由光密介质射人光疏介质时，折射角大于入射角，那么可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么情况呢？此悬念一提出，必然促使全体学生主动去思考，并且很想从演示实验中得到印证，从而使学生处于这种兴奋状态，对演示过程自然引起注意和加深记忆。同时，教师边演示边向学生指出：当光线沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上时，可看到一部分光线从玻璃砖的直边上折射到空气中去，一部分光线在界面上反射回玻璃砖内。

随着入射角逐渐增大，会看到折射角也逐新增大，而且折射光线越来越弱，反射光线却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角为90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线了，这时出现全反射。同时在黑板上板书出全反射和临界角的概念。这样学生对全反射的概念就有了具体认识，并对全反射产生的条件也可以自行总结出：当光线从光密介质射到与光疏介质的界面时，如果入射角等于或大于临界角，就发生全反射现象。紧接着就可引导学生怎样求临界角了。

另外教材中对光导纤维是全反射现象的一个重要应用作了具体说明。我们在课堂教学中为了进一步增加学生的学习兴趣，拓广其知识面，除了教材中的应用实例之外，还可介绍光纤在近几年来的各种应用及最新科研成果。演示实验能使学生获得丰富的、典型的感性材料，把书本上的间接知识和实际事物联系起来，帮助学生更好地理解所学的概念、原理和规律，能引起学生的学习兴趣，发展观察能力和思维能力，可加深对知识的印象，减少学习困难，也有助于记忆。同时也能对学生进行抽象思维和推理论断的训练，这样就使学生在这个问题上始终处于主体地位。

三、指导学生分组实验要考虑周详

在上分组实验课时，教师应让学生课前进行预习，并布置必要的思考题，使学生对实验目的、所需器材、实验步骤等有明确的了解，避免实验时的盲目性。对比较复杂、比较困难的实验，教师应先示范。分成的实验小组内要有分工，有的操作、有的做记录，也可轮流进行，使每个学生都有动手机会，做记录要实事求是、完整。实验结束后，要求学生写好实验报告。

学生通过亲自动手操作，把书本知识与科研实践、实验联系起来，获得全新的知识，从而形成新的能力，构建新的认知结构，从而培养学生的独立探索能力、实际操作能力和对科学的兴趣，对物理学中的规律有进一层的理解并对规律的正确性坚信不移。

四、重视阅读教材、小实验，进一步开拓学生的知识面

尽可能鼓励学生课余时间动手做小实验。以增强动手能力培养其创造性，使抽象的知识通过自身动手加深认识、理解，对学生的小实验作品应多鼓励、多表扬，使学生尽可能地体验成功的愉悦心情。

在一般的物理讲授课中，对物理实验的讲解、示范，除语言生动、科学外，还应随时注意学生的情绪，尽量使用网络技术、多媒体手段使抽象微观的变得形象生动具体，使物理复杂运动的过程变成能分解到某一刻的动态都能形象反映，这样才能使学生随时处于兴奋状态。

光的反射科学实验篇7

1．知识目标

理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件。理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角。

2．能力目标

能判断是否发生全反射，并能解决有关问题，能运用全反射知识分析和解释一些简单的现象，了解光的全反射在光导纤维中的应用。

3．德育目标

通过对知识的学习，使学生对自然界中发生的一些现象有更深刻的认识，学会用科学知识来解释自然现象。了解我国光纤技术的进展，以及光导纤维在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度。

〖重点、难点分析〗

1．教学重点

理解全反射现象和临界角的意义。

2．教学难点

能利用全反射规律去解决实际问题。

3．教学方法

启发探究式教学方法。

〖教学过程与内容〗

1．由实验引入新课课题

演示I：将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象出现了，放入水中的铁球变得比在阳光下更亮，呈现了银白色。好奇的学生误以为是水泡掉了铁球上的黑色物，我就用夹子把铁球从水中取出，让学生看到铁球还是黑色，我再次将铁球放入水中，出现的现象和前面一样，铁球仍然是银白色，学生又好奇，又疑惑不解，这时我说：要想把这个问题弄明白，通过我们今天对这节课的学习，你就会明白其中的道理，让学生带着疑问来学习新的知识――全反射现象。通过这样的引入，学生学习的兴趣很高，引入的效果很好。

接着，我介绍了本节课学生应该掌握的知识点，引导学生有意注意。

复习提问：折射率的概念。

由提问介绍光疏和光密介质，并强调两点注意的问题。

光疏介质和光密介质：

不同折射率的介质相比较，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。

（1）光疏介质和光密介质是相对的。

（2）介质的疏密与介质的密度的区别：

不能认为光密介质的密度一定大于光疏介质的密度。

例如：酒精的折射率是1.36，水的折射率是1.33。

酒精对水来说是光密介质，但酒精的密度比水小。

2．引导学生分析光从光密介质进入光疏介质，折射角与入射角的关系，分析得出全反射现象，并通过实验给出全反射概念。

师生一起分析：当一束光从光密介质射向空气时，折射角大于入射角，当入射角逐渐增大时，折射角会随之增大，当入射角增大到一定角度时，折射角会先增大到接近90º，当入射角再增大，会出现什么情况呢？

演示II：将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与圆柱透镜中心的连线，打开激光器的开关，一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生观察光从半圆柱透镜射出时的光线的偏折情况。此时入射角为0º，折射角亦为0º，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察到反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的逐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90º时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象就叫做全反射现象。

光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90º时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。

3．给出临界角的概念，并让学生推出光由介质n进入真空时的临界角公式。

临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示。

4．由学生总结出全反射的条件

（1）光从光密介质进入光疏介质。

（2）入射角等于或大于临界角。

5．全反射现象的解释及全反射的应用

（1）对课前小实验的解释。

（2）光导纤维

1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验，让一股水流从玻璃器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入中。丁达尔发现，细水流不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水弯弯曲曲地传播。

演示实验说明：

1）定义：是利用全反射规律而使光沿着弯曲途径传播的光学元件。

2）原理：全反射的原理。

3）原料：直径只有几微米到一百微米的特制玻璃丝。

4）结构：由内芯和外套两层组成。

5）解释：内芯的折射率比外套大光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。

6．资 料

（1）世界上第一条光缆是1997年由美国MCI公司实现的，1998年中国就做出来了。

（2）中国的光纤之父是赵梓森院士。

（3）中国的光通信是与世界差距最小的领域之一，也是最有希望的一个领域。

（4）中国最大的优势是具有全球最大的光通信市场。

7．例 题

在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约97.6°的倒立圆锥里，为什么？

8．课堂练习

（1）光由一种介质进入另一种介质时，以下说法正确的是（C）。

A、入射角大于折射角。

B、光线一定要发生偏折。

C、光线由光疏介质进入光密介质，光的速度要减少。

D、光线由光密介质进入光疏介 质，入射角大于折射角。

（2）关于全反射，下列说法正确的是（C）。

A、发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱。

B、光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射。

C、光从光密介质射向光疏介质时，能不发生全反射。

D、光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射。

（3）光线从折射率为 的介质中射向空气，如果入射角60°，下列各图光路中可能的是（C）。

（4）某种介质对空气的临界角是45°，则光线从空气进入该介质时，入射光线与折射光线的速度之比为（A）。

A、 ∶1B、1∶ C、1∶1D、2∶1

9．课堂小结

（1）全反射现象是非常重要的光学现象之一，产生全反射现象的条件是：

1）光从光密介质进入光疏介质

2）入射角等于或大于临界角

这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件。

（2）全反射的应用在实际生活中有很多，在解释时要注意满足注意临界角的概念的条件。

光的反射科学实验篇8

关键词：光的反射；教学设计；联系生活

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）6-0073-3

1 教材分析

本节课内容选自沪科版初中《物理》第四章第一节《光的反射》。八年级学生首次接触光学，还比较陌生，因此教学应通过生活实物让学生了解什么是光源，之后再讲授光线、光速和反射的种类等内容。借助演示小实验，让学生明确光在均匀透明物质中沿直线传播，同时通过探究活动来让学生认识光的反射规律。

2 学情分析

八年级学生精力旺盛、思维活跃，具有一定发现问题、分析问题和解决问题的能力。就学生而言，通过前面知识的学习他们已经具备了一定的实验探究能力，因此在探究反射规律时，笔者让学生以实验报告步骤为引导，以小组合作的形式探究出光的反射规律。

3 教学设计思路

为了体现“从生活走向物理，从物理回归社会”的课改理念，先让学生通过夜景视频体会多姿多彩的光现象，再利用凸面镜拓宽视野的视频，提出“为什么凸面镜能够给我们以安全感”的问题，让学生从生活中发现问题并且带着问题进入物理课堂。在学生明确“光源”“光沿直线传播”“光的反射”等概念后，需要引导学生用所学知识去解释生活中的光学现象。最后通过视频“一公升的光”，指出科学知识应该为人类服务，特别是帮助社会弱势群体。

4 教学过程

4.1 生活情景，引入新课

播放视频（城市夜景、高楼射灯），用绚丽多彩的夜景，引起学生兴趣，同时使学生对于光在空气中沿直线传播有一个初步的感受。

师：从视频可以发现，每当夜幕降临，五光十色的霓虹灯都将都市的夜空装扮得格外美丽。它们时而绚丽夺目，时而流光溢彩；时而五彩斑斓，时而变幻多姿。曾几何时，光已经成为当今生活必不可少的一部分，它每天都在为我们服务，甚至还能保护我们的生命安全。

播放视频（公路转弯处的凸面镜，扩宽视野，预防交通事故的发生），提出问题，引出新课，如图1。

师：现在从生活回到课堂，为什么凸面镜能带给我们安全感呢？

4.2 贴切自然，开展新课

4.2.1 进入新课，讲授概念

师：先想一想，光来源于哪里？

（学生可能无法立即说出答案，可能会想到太阳）

师：白天能够使我们看见万事万物的光，来源于哪里？

生：太阳。

师：晚上在家里能够使我们继续工作学习的光，是来源于哪里？

生：灯。

师：我们把凡是正在发光的物体称为光源。你们知道有哪些光源？

生：蜡烛、萤火虫、手电筒、星星……

师：有些星星是光源，有些则不是，同学们课后可以上网查找相关资料。

师：课件展示水母等生活中的光源（如图2），这些光源发出的光是沿什么路径传播的呢？请回忆刚才夜景视频里的高楼射灯 （如图3） 。

生：直线。

师：光在空气中是沿直线传播的，那么在水中还能沿直线传播吗？（学生可能回答“能”或者“要偏折”）

4.2.2 演示实验，得出结论

师：将激光笔对准饮料瓶，光是怎么传播的？

生：沿直线传播。

师：将激光笔对准固体透明皂，光还能沿直线传播吗？

生：也是沿直线传播的。

师：（将激光笔对准木板）在木板中能传播吗？

生：不能。

师：为什么不能？

生：木板不透明。

师：因此我们得出，光在水、空气等透明、均匀介质中沿直线传播。生活中哪些现象可以用光沿直线传播来解释呢？

生：高楼的射灯、手电筒……

师：将手放到投影仪前，会在屏幕上留下影子，请你们来解释一下影子的形成。

生：由于光沿直线传播，被不透明的手挡住的光不能到达屏幕，所以产生了影子。

师：虽然光具有沿直线传播的特点，但是有时候我们也会人为地改变光的传播方向。

4.2.3 生活情景，引出反射

师：播放视频（五官科医生利用凹面镜检查耳道），引出概念――光射在物体表面上，又被物体表面反射回来的现象，叫做光的反射。

4.2.4 建立模型，探究规律

师：用自制简单教具，通过光线来构建反射的物理模型。

设计意图：建立反射现象的物理模型，使学生对入射光线、反射光线、法线和入射角、反射角有一个初步认识，再通过PPT（如图4）熟悉反射的基本物理量。

师：万事万物都有规律可循，那么反射有什么规律呢？（学生最容易猜想到角的关系，对于三线的位置关系则需要引导）

师：入射光线和法线构成一个平面，反射光线在这个平面上吗？另外，反射光线和入射光线可能在法线的同侧吗？

生：在同一平面，可能在同侧……

师：请你们分组讨论，并通过实验来验证，将结论填写到实验报告单上。

实验探究：通过实验报告的引导，学生采用自制教具（如图5）完成对刚才猜想的验证。

4.2.5 纠正错误，总结规律

部分学生会得出“入射角等于反射角”的错误结论。教师纠正错误，让学生明白逻辑关系――先有入射角才有反射角，因此是“反射角等于入射角”。

光的反射科学实验篇9

1　光的传播教学中的问题

初中物理教学中，在进行光的直线传播教学时，由于没有专门的分组实验器材，教师大多做演示实验，即使在暗室内做演示实验，可见度仍然很小，除非在晚上实验效果才会好些。光射到水面上发生反射时，很难看到入射光束和反射光束的传播路径。在光的折射教学中，最令老师头痛的是如何做好光的折射实验，让学生获得感性的认识。在空气中观察不到光的传播路径，要想观察到光的传播路径，大多采用让光从白屏的表面上通过，让光从烟雾中通过，让光从滴有几滴牛奶的水中或肥皂液中通过。激光笔的光斜射入肥皂水中，空气中光的传播路径看不到，只能看到水中光的传播路径，反射光看不到。且实验可见度小，前排的同学可以看到，但后排的同学看不到。烧杯内装水，把白屏插入水中，让光贴着白屏从水中斜射入空气，白屏很难竖直放置，让光贴着白屏照射时手会抖动，操作上难度也很大。实验中如果入射光束的入射角小，折射光束的偏折程度也不明显。观察光垂直射向界面时，怎样才能做到垂直也是一个难点，如果光没有垂直于界面，会观察到折射光束的传播方向发生改变。在教学中教师大多是借助专用实验仪器，做演示实验，如果能改成分组实验，观察起来就更清晰了。

2　实验改进

我在进行光的折射教学时，一开始也被实验难住了，实验室内没有专门的器材，也不知道哪里能买到。经研究利用实验室里常见的器材解决了实验难题，完成了学生分组实验。现介绍如下。

2.1实验器材

大烧杯、装有肥皂液的小烧杯、橡皮筋、卫生香、火柴、激光笔等。

2.2实验方法

用橡皮筋把卫生香固定在小烧杯上，让卫生香稍微倾斜，用火柴点燃卫生香，把大烧杯罩在小烧杯上，收集卫生香的烟。用激光笔向小烧杯内照射，能清晰地显示光的传播路径时，让大烧杯紧靠卫生香，卫生香会自动熄灭。注意如果烟太多，光的传播路径也不清晰。

2.3实验现象

该实验能清晰地观察到光的直线传播、光的反射、光的折射、光的全反射现象，在高中任教的物理老师也可借鉴使用。

2.3.1该实验可研究光的直线传播现象

用激光笔在小烧杯内上方水平照射，能清晰地观察到光在空气中沿直线传播。用激光笔对准小烧杯下方的肥皂液水平照射，可以清楚地观察到光在肥皂液中沿直线传播。把演示实验改成分组实验后，学生可以轻松地归纳出：光在同种均匀的介质中沿直线传播。

2.3.2该实验能清晰地观察到光的反射现象

用激光笔斜着照向水面，可清晰地看到反射光。反射光线、入射光线分居在法线两侧，增大入射角，反视角增大。

2.3.3该实验能清晰地观察到光的折射现象

让光斜射入水中，倾斜角度要大，可清晰地观察到光在水面处传播方向发生偏折。减小入射角，折射角随之减小。让大烧杯紧靠小烧杯，让光斜射入小烧杯，从另一侧可以观察到光从水中斜射入空气，折射光束发生了大角度地偏折。教师可以在课前拍成视频，引导学生观察。截取一张图片，过入射点做法线，可以辨别入射角和反射角的大小关系。光垂直射向界面时折射光束的传播方向是否改变。光垂直射向界面时，反射光线、入射光线、法线三线重合。当观察到反射光束与入射光束重合时，表明光垂直射向界面，可观察到折射光束的传播方向不变，折射角为零。

2.3.4该实验能清晰地观察到全反射现象

如图1所示。

光的反射科学实验篇10

关键词：光学实验 课堂 实验探究

九年义务教育八年级物理教材中光学内容是教学中的一个难点，比较抽象，学生不易掌握。为此，教师在这方面的教学更要注重去发动学生，调动学生学习的积极性。教师可把原有的课堂演示物理实验想办法转化为学生亲自动手的分组实验，或者把强度较大的演示实验逐个分解，使之更贴近学生实际水平。让每个学生都能去操作，会观察、分析，能用自己的第一知觉初步得出结论，这就完全要求教师在课堂上把学生组织好，让学生自己去探究，仔细体会，从实践中去寻找答案。

光学教学内容主要有如下几部分：光在均匀介质中沿直线传播，光的反射、光的折射、凹、凸镜对平行光线的作用，凸透镜和凹透镜对平行光线的作用等，对这些内容可采用如下探究式教学。

一、光在均匀介质中沿直线传播

教师可把学生分成若干组，用小激光灯沿着硬白纸照射，可以清楚地看到光在白纸上留下的痕迹是直线的，如附图，此时，可在激光灯前面插入一个透明的玻璃砖，发现了光的传播方向发生了改变，这一现象就说明了光在不均匀介质中不沿直线传播。

也可用红色激光灯去照射已配制好的均匀红色液体，可以看到光在红色液体中沿直线传播的，如附图。

二、光的反射

教师可指导学生利用小平面镜把太阳光反射到教室内，学生即可理解。假若当时没有太阳，可利用红色激光灯、红水、小块平面镜、透明容器即可做好该实验。具体操作步骤如下：用镊子夹着一小块平面镜放入一透明小玻璃烧杯底部，平面镜光面（反射面）朝上，如附图；再向烧杯中倒入一定量的红色液体，此时用小激光灯沿烧杯口入射，使光线照射到烧杯底部小平面镜上，透过小玻璃烧杯就能看清楚入射光线与反射光线在红色液体中出现的路经。当改变入射角时反射角也随之改变，如附图，同时应引导学生认真观察入射角大小与反射角大小情况，形成感觉上印象。从玻璃烧杯外壁就能清楚看到入射光线与反射光线相交形成的，这个角的大小等于入射角和反射角之和，角的平分线就是法线，从而猜想入射角等于反射角。还可以观察到当入射角减少到零度时，即入射光线与法线重合，只能看到入射光线，从而证实了反射光线与入射光线已重合。

该实验探究也可以让学生用已做好的白色硬纸板或白色硬塑料板更精确的去做，用铁架台、硬塑料板、小平面镜组装成如附图形状，然后用手拿着小激光灯沿着白色的板照射到底部的平面镜上，就可观察到反射光线，即可比较出入射角与反射角的关系，如附图。当轻轻移开白色板的一侧时，只能看到入射光线而看不到反射光线，这就说明了入射光线与反射光线是在同一平面内。

三、光的折射

在课堂上教师可指导学生选用红色激光灯、透明玻璃（或透明塑料）容器、红色液体、红色小木板等器材。把红色的小木板插入红色的均匀介质中（介质装在透明容器中，不易过多）这时用激光灯沿红色小木板从空气中斜照入红色均匀介质中，此时会看到入射光线和折射光线不在一条直线上，入射角明显大于折射角附图。

四、凸镜、凹镜对平行光线的作用

该实验可让学生演示，所需器材有凸镜、凹镜、白色长板子、光源等，光源可采用手提式幻灯机或投影仪即可。

五、凸透镜、凹透镜对平行光线的作用，选用器材有凸透镜、凹透镜、白色长板子、光源等

凸透镜对平行光线会聚作用。把光源（投影仪）、白色长板子、凸透镜组成如附图，打开电源开关，可以清楚地看到平行光线会聚在长木板上，平行光线与会聚光线位于凸透镜两侧。

凹透镜对平行光线发散作用。把光源（投影仪）、白色长板子、凹透镜组合成如附图，打开电源开关，就可看到平行光线被凹透镜发散了，发散的光线与平行光线位于凹透镜两侧。

以上探究式教学主要是刺激学生创新学习的兴趣，发挥学生主体教学地位，彻底改变传统教学模式。实施素质教育，培养科技人才，这需要采用新的教学方法，不要流于形式，及时去控制混乱的教学局面，及时提出新问题，引起学生积极思考，进而去探究、创新。