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科學實驗 | 陽光下鑽石為何如此閃亮?幾顆玻璃珠帶娃解開光學之謎

讓孩子像科學家一樣思考,像工程師一樣解決問題

家長朋友們,大家好!今天給大家分享

第409個

家庭科學小實驗。

經過打磨後的鑽石,在燈光的照射下,能散發出奪目的光彩

,可鑽石是透明的,為什麼看上去這麼閃亮呢?

玻璃珠子和鑽石一樣是透明的,為了弄明白鑽石為何如此璀璨?

我用玻璃彈珠設計瞭如下的實驗,供家長朋友給娃普及知識點時做參考。

01

給孩子提問

:彈珠如何才能像鑽石一樣閃閃發光?

接著,讓

孩子提出自己的觀點假設

然後,順著孩子的假設,透過設計下面這組

實驗來進行檢驗

實驗材料:

溫度計,鐳射筆,玻璃珠,清水,酒精燈,石棉,三腳架,筷子。

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實驗步驟:

在燒杯中倒入一些常溫清水。

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將3顆玻璃彈珠放在酒精燈上加熱。

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加熱完畢後,將彈珠放入燒杯裡,由於內外溫差過大,會發現玻璃珠開始碎裂。(謹防燙傷)

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科學實驗 | 陽光下鑽石為何如此閃亮?幾顆玻璃珠帶娃解開光學之謎

用鐳射筆對著玻璃彈珠照射,會發現整顆珠子都變得通紅。

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透過觀察實驗,我們可以得到這樣的結論:

由於光從一種介質進入另一種介質時會發生折射,所以當玻璃彈珠由於內外的劇烈溫差導致破裂時,從空氣中進入彈珠裡的鐳射,會發生折射,從而呈現出鑽石般的發光效果。

實驗具體的操作步驟,請參考下方的實驗影片↓

02

由於光照射到物體上會發生折射與反射,這樣我們才能看見物體,

那光的反射與折射的規律是什麼呢?

我們通常會說光是沿直線傳播的,這句話是沒錯,但它有一個前提,那就是在同種均勻介質中

,可以簡稱為光的直線傳播。

光射到兩種不同介質的分介面上時,便有部分光自介面射回原介質中的現象,稱為

光的反射

;也就是說

反射光線

入射光線

法線

在同一平面上。

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光的反射/圖片源於網路

光的折射

與光的反射一樣都是發生在兩種介質的交界處,只是反射光返回原介質中,而折射光線則進入到另一種介質中。

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光的折射/圖片源於網路

一般來講,在兩種介質的分界處,不僅會發生

折射

,也發生

反射;

例如在水中,部分光線會反射回去,部分光線會進入水中。

比如魚兒在清澈的水裡面遊動,可以看得很清楚,然而,當你沿著你所看見的魚的方向叉魚時,卻往往叉不到,有經驗的漁民都知道,只有瞄準魚的下方才能把魚叉到。

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玻璃彈珠碎裂後,內部會有多個折射

面,經過數次的折射,最終會把光分成很多光束,因而整個彈珠看起來會發光。

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鑽石也是如此,光射向鑽石,透過好的切工,能保證角度剛剛好,能讓圖中的“②、③、④”幾乎不存在(②處幾乎無反射,③、④幾乎無折射),光線損失很少,這樣,⑤ 就會非常亮眼。

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進入鑽石光線路徑/圖片源於網路

03

學會了“

光的折射

原理

”,

還能給我們的工作和生活帶來很多方便哦!

利用光的折射原理可以製造了一些工具和儀器為我們服務,

比如放大鏡,幻燈機、投影儀等,廣泛地應用到現代辦公領域。

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海市蜃樓也是光線折射的效果,是由地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像;沙質或石質地表熱空氣上升,使得光線發生折射作用,於是就產生了海市蜃樓。

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海市蜃樓成因圖/圖片源於網路

好了,今天要分享的實驗就告一段落了!

需要注意的是,實驗中用到了明火,請注意用火安全,謹防燙傷。

最後提個問

,你還見過哪些光線折射現象?

歡迎底部留言區探討交流~

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“魔力科學實驗”公號設為星標

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