光路图在光学学习中的辅助作用
摘要:光路图可以将将某些抽象的光学知识抽丝拨茧,从而剖析得出规律性的知识并用它解释有关的现象,利用作图方法可以直观形象地得出平面镜成像特点和凸透镜成像等规律,加深印象,巩固所学的重点知识。因此光路图的辅助解题应渗透在整个教学过程中。
关键词:光路图; 光学学习; 辅助
一、文献综述
光学作为初中《科学》课程的重要组成部分,即是基础性,又是技术性的知识。并且光学在我们生活中无处不在,包括光折射的应用、激光探测器、医学上的光学影像等。但是初中光学部分的学习难度让很多学生望而却步,他们普遍较难理解光线等抽象的概念,对光学相关知识的学习依然停留在记忆规律的阶段,以至提不起对光学的学习兴趣 。
正式的科学学习之前,往往就已经对自然界和生活中的常见事物、现象有了大量的认识和理解,黎双在《初中光学前概念转变的教学策略研究》中提到,前概念就是学生头脑中错误概念,学生在走进课堂接受所形成的一些与科学知识不一致甚至相悖的错误认知,错误的前概念会影响学生对科学概念的建构。他总结归纳出了学生在初中光学出现错误前概念较多的9个知识点,分别是“光及光源”、“光的传播”、“小孔成像”、“反射与折射”、“平面镜成像”、“光与眼睛”、“物体的颜色”、“不可见光”、“透镜的认识”。像“反射和折射”,”平面镜成像”,“透镜成像”知识点本身就比较抽象,加上学生脑海中存在的错误的前概念,教学就更加有难度,所以光路图在很多情况下可以辅助教学,化抽象为形象。
几何光学是光学学科中以光线为基础,研究光的传播和成像规律的一个重要的分支学科。在几何光学中,把组成物体的物点理想看作是几何点,把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传播方向。那么首先是光线概念的建立。
王海燕在《光的直线传播》中提到,因为光在同一种均匀介质中沿直线传播,为了方便描述这种传播路径与方向,我们用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,并且把这条直线叫做光线。需要说明的是:“光线”是为了更加直观、形象地描述光的传播路径和方向而引入的,是虚拟的,实际上不存在的。它是一种理想化的物理模型,使光的传播问题得到简化了。同学们可能会问,既然光线是虚拟的,那么我们在实际生活和实验中就应该无法观测到光线,但是有时我们却看到了光在空气、水、玻璃等介质中的光束,为什么说它不是光线?这是因为空气中有水雾或灰尘,而水雾和灰尘等物质对光具有散射作用,因此我们才看到光的传播路径。所以同学们必须确信:光线并不是真实存在的。小孔成像是光的直线传播的一个应用,小孔成的像的特点可以用光路图作很好的解释。
