第五节 光路的演示实验

一、研究目的
     本节主要研究比较高中典型的几何光学演示实验的特点。使学生提高光学实验的演示效果与精度，培养学生演示光学实验的技能和技巧，使学生掌握光学实验的综合教学技能。

二、实验器材
     激光手电筒，透镜，黑纸片，白纸，硬纸板，玻璃砖

三、实验说明
通常情况下光学仪器较为精密，操作上有一定难度。做好光学实验的关键在于学生对理论知识的掌握和理解的程度。此外，平行光源的获得与将光路清晰的演示出来也是实验的关键。

四、实验内容

实验1 平行光源的获得
     有条件的学校用氦氖激光作光源，演示效果很好，且实验无须在暗室中进行。但有的学校，教学条件不好，可以通过以下办法获得平行光源。可以用马粪纸或薄铁皮仿图自行制作用小型的汽车用灯泡作光源。装置时须注意灯丝应正好位于透镜的焦点处。将中间剪有圆孔或狭缝的黑纸片贴附于透镜上，就能分别得到圆形和扁平光束，用狭缝时最好用单丝灯泡，并使狭缝与灯丝平行。也可以直接利用激光手电筒作平行光源。

实验2 光的反射定律演示实验
     让光束顺白屏的表面通过，即在白屏上留下光路，各种光学盘都是利用这一原理。图3的装置就是一种简单的光学盘，它用来验证光的反射定律。

     将一块中间镶有平面镜的木板平放在桌面上，在镜面上竖立着绘有半圆标度的白色屏，屏是用两块薄木板或硬纸板做成，中间接缝处用胶布粘连，这样，屏可以接缝为轴略略转动。平行光源用氦氖激光作光源。
     实验时，将光源紧贴于屏的左上角，先使两屏处于同一平面，让光束顺白屏射至接缝处的镜面上，此时从两屏上可分别看到入射光和反射光，且反射角等于入射角。然后将光屏的另一半略向后转动，则看不见反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

实验3 光的折射定律演示实验
     实验装置如图所示，将光屏（白纸）平铺在平整的书面上，并先画出法线，进行实验：

     1）观察折射光线、法线、入射光线之间的位置关系。
     2）用量角器量出折射角和入射角，比较大小并计算正弦值的比值。
     3）改变入射角大小，重复第二步操作。
     4）如图所示，将激光电筒紧贴玻璃砖入射，让光从玻璃中射入空气，重复前三步操作。

     5）转动光屏的一部分，看折射光线、法线、入射光线是否在同一平面。