【目的和要求】

认识光在两种物质界面上发生的折射现象，并总结折射现象的初步规律。

【仪器和器材】

光具盘（J2501型），低压电源（J1201型）。

【实验方法】

1．如图2．7－1所示，将J2501型光具盘的平行光源，矩形光盘和圆形光盘安置好，半圆柱透镜用紧固螺钉卡在圆形光盘上。透镜的毛面向里和光盘平面贴紧，半圆柱透镜的直径面MN和光盘上的90°连线重合，圆心O和圆形光盘的中心重合。调整平行光源，使中央一束平行光垂直于MN射到半圆柱透镜的圆心O，光盘上清晰地显示出入射光线、反射光线和折射光线在一条直线上。转动圆形光盘，入射点O的位置始终不变。

2．光的折射现象

（1）将圆形光盘转一个角度，使一束平行光射到MN上的O点，光盘上可以看入射光线AO，反射光线OC和折射光线OB（图2．7－2）。

（2）转动圆形光盘，使入射光线AO垂直于MN平面，可以看到通过分界面以后的光线OB和AO在一条直线上，即不改变光线的传播方向。

（3）转动圆形光盘，使入射光线从圆弧面射入玻璃中，沿半径射到MN上的O点，当光线斜射到MN界面上时，光由玻璃进入空气，传播方向发生改变；垂直射到MN界面上时，传播方向不改变。

观察重点：在半圆柱透镜的MN界面上，光从空气进入玻璃，或者从玻璃进入空气，斜射时传播方向改变；垂直入射时传播方向不改变。

3．光发生折射的初步规律

（1）重复光从空气斜射进入玻璃的情况，观察两种媒质交界面上的入射点、法线、入射光线、折射光线、入射角和折射角。指出光在折射时，折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧。

（2）转动圆形光盘，改变入射角的大小，可以看到，光从空气进入玻璃时，入射角越大，折射角也越大，并且折射角总小于入射角。

（3）转动圆形光盘，使得在MN界面上，光从玻璃进入空气。改变入射角的大小（入射角应小于临界角），可以看到，折射角随着入射角的增大而增大，并且折射角总大于入射角。

（4）若光线垂直入射到MN界面上时，不论光从空气进入玻璃，还是从玻璃进入空气。通过界面以后光的传播方向都不变。

观察重点：光从空气进入玻璃时，折射角小于入射角；光从玻璃进入空气时，折射角大于入射角。两种情况下，折射角都随入射角增大而增大。

【注意事项】

1．实验装置要在课前组装调整好。调整时还要注意：①半圆柱透镜的底面（毛面）要和圆形光盘贴紧。在用紧固螺钉将透镜压紧在光盘上时，圆弧面那一侧容易翘起，造成由这一侧射出的光线在光盘上显示的亮线出现断开的现象。②从半圆柱透镜的正面有时看到如图2．7－3所示的光线OE。这是由于从光盘左侧缝隙透过的光带较宽，一部分光线直接照到半圆柱透镜的前表面上造成的。可以在透光缝隙上插入一半拦光片，挡住这部分光线。

2．在玻璃内光缆传播的方向可以由半圆柱透镜的圆弧侧面以外的光线表示。这是由于沿着半径方向传播的光线总和圆弧界面垂直，因此通过界面时不改变传播方向。沿半径方向的光线在圆弧面里、外部分总在一条直线上，可以直接从实验观察得到。

3．演示光的折射现象要注意给学生完整的图景，光到达两种媒质的交界面时，既存在着折射现象，又存在着反射现象。初中阶段不要求讲述全反射现象，实验时，光从玻璃进入空气或者从水进入空气时，入射角都应小于临界角。

编者提示：本小实验可辅以“光现象”部分的物理实验教学，以此培养和提高学生的实验能力和素养。