25實踐與應用2013年第12期(總第172期)2013年6月創新實驗中學物理平面鏡成像實驗改進闡述陳士元收稿時間:2012-12-13作者簡介:陳士元,碩士,中教中級。作者單位:山東省濟南市溧水區第三中學。平面鏡成像實驗是小學數學的精典實驗之一,教育部出臺的《初中化學課程標準(2012年版)》將其納入20個中學生必做實驗。在實驗教學中,因為現有實驗器材的局限性平面鏡成像實驗筆記,該實驗操作中會存在一定的偏差,筆者嘗試對該實驗的現有器材進行改進。一、現行實驗出現偏差的剖析平面鏡成像實驗中使用的主要器材—平面鏡是由平板玻璃制成的。平板玻璃本身存在一定的長度,而反射面在玻璃板的表面,實驗操作中檢測出的物距與像距數據不相等,而平面鏡成像特性之一,即像到平面鏡的距離等于物到平面鏡的距離。若果在實驗操作中耳朵正對像的位置,數據的差就是玻璃板的長度。2012年上海市化學教研室在溧水某小學開辦省級公開課《平面鏡成像》,教研員許志老師說課時說,四川省教研室組織省內部份小學數學班主任進行實驗操作技能大賽,其中就有平面鏡成像實驗,操作結束后有關專家點評,因為玻璃板長度會造成偏差,所以平面鏡成像實驗數據記錄表中物距和像距的數據不應當相同。
2012年《物理通報》第2期發表了自貢師范高等本科中學數學系吳德蘭和秦萌的論文《平面鏡成像實驗的像距系統偏差剖析》,她們覺得減少系統偏差的方式有:(1)盡量選擇薄的玻璃板;(2)盡量選擇折射率小的玻璃板;(3)耳朵的位置盡量正對像的位置。二、對該實驗改進的一點構想筆者的構想是,將反射面設置在玻璃板的中間。實驗操作中,檢測物距與像距時從玻璃板外側的表面出發,測出的像距和物距數據就一樣了。其實這時的物距與像距不是從反射面算起,而是玻璃板外側的表面,偏差一直存在。三、改進實驗器材的具體方式現有的器材有一層白色的鍍層,這就是反射光的鍍層。這鍍層的特征是既反射光又透光,類似于夏季戴的太陽鏡框。通過查找資料獲知:鍍膜玻璃可分為陽光控制鍍膜玻璃和低幅射鍍膜玻璃。(1)陽光控制鍍膜玻璃平面鏡成像實驗筆記,是對太陽光具有一定控制作用的鍍膜玻璃。這些玻璃具有良好的隔熱性能,鍍膜層具有雙向透視性,故又稱為相機玻璃。(2)低幅射鍍膜玻璃,是一種對遠紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃。這些玻璃對于太陽可見光和近紅外光有較高的透過率。假如用玻璃板來制做鍍膜玻璃,因為玻璃強度較高,加工上去有一定的難度,有沒有現成的材料?筆者想到了實驗室用的櫥窗卡,商品名子叫桌牌(如圖1所示),是有機玻璃材質,強度較低,加工上去也便捷,它做櫥窗卡時也是二層有機玻璃板夾一張彩紙,還有個托架,將基座鋸開一分為二剛好做支架(如圖2所示)。
怎么做得具有鍍膜玻璃一樣的療效呢?筆者想到了裝修材料中的玻璃貼膜,迎光的一面具有穿衣鏡特點,反面則可以透視(如圖3所示),可用它貼玻璃膜。圖1圖2圖3玻璃膜主要有以下幾種類型:(1)高透型,保持了最高的透光率,又能最大可能地吸收太陽能;(2)熱反射型,具有良好的遮光性能和隔熱性能;(3)雙向透視型,具有最高反射太陽幅射熱和可見光的性能,迎光的一面具有穿衣鏡特點,反面則可以透視;(4)中高透視型,既保持了較高的透光性,又阻隔了一定的太陽熱能。筆者選擇的玻璃膜是雙向透視型,這樣會給實驗操作帶來便捷。平面鏡成像實驗就是要求既具有穿衣鏡特點就能成像,又能透光便捷觀察。玻璃膜的粘貼須要一定的技術,加工前要用練習膜