巧用普通攝像頭做好光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)

徐勝?gòu)?qiáng)

桐鄉(xiāng)市第一中學(xué)，浙江省桐鄉(xiāng)市314500

1 光在水中的全反射實(shí)驗(yàn)

1.1 基本儀器

5角硬幣一枚、玻璃水槽一個(gè)、普通攝像頭一個(gè)，電腦、投影儀、玻璃膠一支、透明度好的保險(xiǎn)膜一張、橡皮筋十根、電吹風(fēng)一個(gè)。

1.2 具體操作

1）將普通攝像頭改裝成水下攝像頭：市場(chǎng)上現(xiàn)成的水下攝像頭可以買到，但價(jià)格太貴，高中物理教師可以用普通攝像頭改裝，首先將攝像頭拆開，用玻璃膠將攝像頭內(nèi)線路板膠住，待玻璃膠干后將攝像頭裝好。然后用保鮮膜將攝像頭包好，在引線處用橡皮筋扎緊并用電吹風(fēng)吹一吹使扎緊處保鮮膜抱緊引線。（此處防水實(shí)際上是雙保險(xiǎn)，保鮮膜一旦漏水?dāng)z像頭也不會(huì)損壞，因線路板已被玻璃膠膠住）

2）將5角硬幣放入玻璃水槽中，然后向玻璃水槽中加一定的水（大約15cm深）

3）將改裝好的攝像頭與電腦相連后放入水中，調(diào)整好位置，讓5角硬幣上反射光線經(jīng)水面全反射后進(jìn)入攝像頭中，我們可從電腦屏幕上看到5角硬幣的像。お

1.3 思維發(fā)散

人在水下直接看水下的東西是什么樣子、人在水下抬頭往天上看又是什么樣子？以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)讓老師帶學(xué)生去做難度很大，但我可以用攝像頭代替眼睛，將圖像顯示在屏幕上讓學(xué)生看。

2 光的折射演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

2.1 基本儀器

5角硬幣一枚、玻璃水槽一個(gè)、普通攝像頭一個(gè)、電腦、投影儀。

2.2 傳統(tǒng)的演示模式

教師把玻璃水槽放在講臺(tái)上，在玻璃槽中放一枚硬幣，叫一位同學(xué)上講臺(tái)站在水槽前，適當(dāng)改變頭部位置，使眼睛恰好看不到硬幣，然后保持眼睛和槽的位置不變，另一同學(xué)慢慢向玻璃水槽中倒水，隨著水面的升高，該學(xué)生能觀察到的現(xiàn)象是：發(fā)現(xiàn)硬幣好象升高了，本來看不見的硬幣慢慢進(jìn)入該同學(xué)視線。お

該演示實(shí)驗(yàn)的弊端主要是：一位或幾位同學(xué)上講臺(tái)做實(shí)驗(yàn)，其他同學(xué)坐在座位上當(dāng)觀眾，但看不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，只能聽老師或同學(xué)講解所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這種方式是達(dá)不到實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的目的，也很難引起班級(jí)其他學(xué)生的共鳴。

2.3 解決方案

用攝像頭代替人的眼睛，攝像頭將攝入的信息通過投影儀投射到屏幕上，讓全班同學(xué)觀看。具體操作的方法是：將攝像頭通過電腦與投影儀連接，用攝像頭對(duì)準(zhǔn)玻璃水槽，移動(dòng)硬幣使硬幣反射的光線剛好不能進(jìn)入攝像頭，然后請(qǐng)一位同學(xué)將水慢慢倒入玻璃水槽。全班同學(xué)坐在座位上通過屏幕可以清楚的看到硬幣逐漸顯露出來。おお

2.4 筆者體會(huì)

1）用攝像頭將信息輸入計(jì)算機(jī)大大提高了可視度，且高度保真；

2）用攝像頭代替人的眼睛，給同學(xué)們靈活使用儀器提供了范例，用活生生的例子告訴同學(xué)們很多電子元器件的功能不是一成不變的，而是可以開動(dòng)腦筋，挖掘出儀器的應(yīng)有功能；

3）用眼睛直接看，人的頭部可能會(huì)動(dòng)，用攝像頭代替人的眼睛克服了人頭部可能稍微晃動(dòng)的缺點(diǎn)。

3 證明折射光線也是可逆的

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

我們給學(xué)生講課時(shí)講到：光線是可逆的，光線在空氣中可逆很好證明，但光線發(fā)生折射時(shí)還可逆嗎？能不能證明？將實(shí)驗(yàn)2中的硬幣與攝像頭換一個(gè)位置，不就可以證明折射光線也是可逆的嗎？

3.2 基本儀器

以上實(shí)驗(yàn)（1）、實(shí)驗(yàn)（2）中的所有儀器。

3.3 具體操作

將攝像頭通過電腦與投影儀連接，將攝像頭放入玻璃水槽，移動(dòng)上方硬幣使硬幣反射的光線剛好不能進(jìn)入攝像頭，然后請(qǐng)一位同學(xué)將水慢慢倒入玻璃水槽，通過屏幕可以清楚的看到硬幣逐漸出現(xiàn)在屏幕上。お

本實(shí)驗(yàn)除了說明了折射光路可逆外，還說明了人在水中抬頭往上看時(shí)視野會(huì)變大。

4 小結(jié)

幾何光學(xué)是高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容,也是許多現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)知識(shí)，做好光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)是理解和掌握全反射、折射規(guī)律的重要環(huán)節(jié)，但有很多光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)可視度不高，這樣大大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)，用攝像頭代替人的眼睛有效克服了這一難點(diǎn)，同時(shí)也大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

(欄目編輯王柏廬)