大气折射模拟装置的制作流程:先将饱和的蔗糖溶液倒入玻璃缸中约一半处,再将保鲜膜平铺在蔗糖溶液表面,然后向玻璃缸中注入清水至玻璃缸口,抽出保鲜膜,最后静置2小时后,中间形成具有折射率梯度的扩散层,下面和上面分别是均匀的蔗糖溶液层和水层。
大气折射模拟装置的使用流程:用激光照射,可以清晰地看到在水层和蔗糖溶液层中光路是直的,在不均匀的扩散层光路是弯曲的。除了能验证“光在均匀介质中沿直线传播”外,还能模拟光在不均匀大气中的折射过程。
该装置制作简单,取材方便,扩散层可以持续稳定4-6个小时。学生和教师可以随时随地制作,平时的演示或分组实验,可用较小的透明保鲜盒或塑料盒代替玻璃缸,饱和蔗糖水可以减少用量,扩散时间会大大缩短,但扩散层稳定时间会缩短。
该装置能让学生亲眼见证光在扩散层弯曲传播的神奇现象,直观的现象激发学生的好奇心与求知欲,在扩散层的光路上直接构建“光在不均匀介质中传播“的模型,帮助学生理解和构建“日出(日落)前后看到的是地平线下的太阳”“海市蜃楼”等折射现象模型,并拓展解释“星星忽明忽暗”等现象。即能突破折射难点,又能激发学生的探究热情,体验“模拟实验”这种科学方法。