利用折射科学使一枚硬币突然出现。
下载完整活动t的PDF帽子包括工作表。
学习动机
活动调查折射及其在现实世界中的应用。在本活动结束时，学生应该能够:
- 画一个图表来显示从硬币发出的光从水中进入空气时如何改变方向(折射)
- 解释光的折射使硬币看起来和实际位置不同
- 能够定义折射和理解如何将概念应用于技术。
活动前:这个活动建立在学生对光和反射的知识基础上。学生可以从FLEET学校的资源中对折射有初步的了解，光:反射、折射、衍射。
你的假设
这项活动分为两部分，在进行过程中应提出一系列问题和假设。
问题:为什么碗里没有水，我却看不到硬币?
假设1。当我把碗装满水时会发生什么?
假设3。当我用激光照射或将竹签插入吸管试图击中硬币时会发生什么?问题:为什么硬币的真实位置不是它看起来的位置?
材料
- 一碗
- 一枚硬币
- 一壶水
- 这里有个伙伴帮忙
扩展
- 稻草
- 激光或竹签
- Blutack
方法
把硬币放在碗里。把身体放低，这样你就看不到碗里的硬币了。
进入表1，出现硬币，并回答前两个问题。(见上面完整活动的pdf链接)
现在是时候加水了。回到你看不见硬币的位置。把水倒进碗里。这时，你的同伴就派上用场了，他会帮你倒水，而你的眼睛则放在看不见硬币的地方。
不断地往碗里倒水(不要溢出来——会很乱)。
你注意到了什么?硬币会发生什么?
这应该是哇的时刻，当硬币神奇地变得可见。
完成表1中的最后一个问题。(见上面完整活动的pdf链接。)
扩展
这个活动有点像钓鱼。拿起吸管，把它切成两半，把另一半给同伴。
把硬币放在碗的中间。
用Blutak把吸管固定在碗的一侧。同伴把吸管插在碗的另一边。
用吸管作为瞄准工具。向下看吸管，移动吸管，直到你看到硬币的中间。也就是说，吸管对准硬币的中间。
假设时间:如果你有一束激光或一根竹签，你把光照射到吸管上，或者把竹签插入吸管，对准硬币的中间，你预测会发生什么?转到表2，硬币钓鱼，以完成你的假设。
现在测试一下你的假设。用激光照射吸管，或者用竹签把它插进吸管里，然后插到水里。你要把硬币刺穿。
会发生什么呢?你瞄准的地方击中了吗?在表2中描述你的观察结果。(见以上完整活动的pdf)
想象一下，如果你正试图刺一条鱼当晚餐。为了确保自己不挨饿，你应该做些什么呢?回答表2“挖币”中的其余问题。
老师的笔记
发生了什么?
光沿直线传播，但当它穿过不同的物质时，比如从空气到水，它会改变方向。这种方向上的改变被称为折射，是它使物体看起来在一个它并不在的位置上。
在我们所举的硬币出现的例子中，当光从碗底的硬币上反射出来并从水中射出时，它改变了方向(折射)。这种方向的变化使光线进入我们的眼睛，使硬币可见。请参见下面的图1和图2。
图1。在没有水的碗里，由于光线反射硬币，没有折射，如果我们的眼睛位于反射光经过的地方下方，我们就看不见硬币。
图2。当光在一碗水中反射硬币时，它会发生折射(改变方向)。方向的改变使光线进入我们的眼睛，使硬币可见，但折射使硬币出现在不同的位置。
虽然没有必要理解这种活动，但当光从一种介质移动到另一种密度不同的介质时，光速似乎会发生变化。速度的明显变化取决于它所经过的介质。常数(E中的c = mc2)是真空中的光速。
从技术上讲，光速并没有改变，因为当它穿过介质时，它会与不同介质中的原子相互作用，每次相互作用都会改变方向，从而影响它通过特定介质所需的时间。
为什么硬币会出现在不该出现的地方?
记住光是直线传播的。如果你把从硬币上进入我们眼睛的折射光沿一条直线往回追溯，它会落在硬币看起来所在的碗里(而不是它实际所在的地方)。参见图2和图3。
图3。当光从一种介质传递到另一种介质时，它会改变方向(折射)并变慢，或者更准确地说，从它的入口到出口的路线更长，因此看起来变慢了。在这种情况下，因为水的密度比空气大，所以它会向法线折射。当它离开水进入空气时，它会折射出法线。
折射的应用
想想眼镜、显微镜、望远镜、照相机中的矫正镜片——任何有镜片的东西。
问问学生们，如果我们没有发明折射并将其应用于这些技术，他们认为我们的世界会是什么样子。如果我们不能从显微镜下观察，我们的世界有多少东西是我们不了解的——想想细菌吧。
如果我们没有望远镜，我们还会认为太阳绕着地球转吗?
彩虹呢?如果没有折射，我们将无法见证大自然的奇迹之一。见活动7，如何找到彩虹这让学生们对折射进行了更深入的探索，他们可以建造一个彩虹探测器。
这个活动是FLEET学校资源的一部分光:反射、折射和衍射
致谢:本次活动由麦金农中学的Tristan Fuhrer和Nicholas Chang Wollmann与FLEET合作创建