把一支直鉛筆斜放進透明水杯,從側上方看,浸在水裡的部分好像在水面處錯開了。拿出來,鉛筆依然是直的。把眼睛移到另一個位置,錯位的樣子也跟著變了。
從哪裡開始解釋?可以先選定水裡的一個筆尖,追問它反射的光要怎樣走,才會到達眼睛。八年級物理的光學內容,就是把這種日常觀察一步步畫成可以檢查的光路。
從眼睛的位置倒著找光
第 4 課先講光源、影子和反射,再介紹平面鏡成像。看鏡中的自己時,進入眼睛的是經鏡面反射的光。沿反射光的方向往鏡面後方延長,能在圖上找到像的位置。把物體和像標出來,會看到兩者關於鏡面對稱。第 4 課《光現象及其反射折射》
做這類題時,可以先把眼睛的位置標在圖上,再畫出哪條光線能經過鏡面到達那裡。即使暫時算不出角度,圖也能幫你檢查有沒有把光走的方向畫反。
到了水面,光的方向發生變化
水下筆尖反射的光,斜著從水進入空氣時會發生折射。眼睛接收到折射後的光,沿著來光方向反向追溯,看到的筆尖位置就會和它在水下的實際位置有偏差。第 4 課用類似的光路解釋,為甚麼從水面上方看,清水池底會顯得更淺。
想看得更清楚,可以把杯子和鉛筆放穩,保持水位,從兩個不同角度分別觀察並畫下筆尖看起來的位置。隨後做一張簡化草圖,只保留筆尖、水面和眼睛。畫到水面時,先畫一條垂直於界面的法線,再檢查光線斜著離開水進入空氣時,折射角有沒有比入射角更大。
把折射放到一塊有弧面的玻璃上
第 5 課把這個思路帶進透鏡。凸透鏡中間厚、邊緣薄,平行於主光軸的光經它折射後會聚。課件從透鏡的形狀講到主光軸、焦點和焦距,再引到用多片透鏡改變觀察效果的光學工具。畫過水面處的一次折轉後,再看光通過透鏡前後的路徑,就可以順著每一段光去理解焦點的來處。第 5 課《透鏡作用與宇宙探索》
觀察之後,補上一張能解釋現象的圖
這門簡體中文課程面向八年級學生,也涵蓋機械運動、聲現象、物態變化和質量等主題。拿著一個生活疑問學物理時,可以先記下看到了甚麼,接著換一個觀察條件,最後用圖或測量解釋變化。光學部分的第一張練習圖,就可以是杯裡的那支鉛筆。試著指給同桌看,光是在哪裡拐彎的,眼睛又把筆尖看到了哪裡。進入 PHYS801A-PEP-CN 課程