“光的折射规律”的再记忆

“光的折射规律”在整个几何光学中起着重要作用。它是棱镜、透镜对光线作用规律乃至透镜成像规律的理论基础。因此，对“光的折射规律”的理解、记忆十分重要。初中物理第一册是在实验的基础上总结出该规律的。它对于这一规律的表述易于理解、接受而且准确无误。符合初中学生的认知条件和认识水平。但是，本人在教学实践中发现，其表述方式虽准确，但繁琐；虽易于理解，但不易记忆，进而为记忆、运用这一规律造成了一定的困难。为此，笔者将该规律概括为“三线共面，法线居中。速大角大，折随入动。垂直入射，原向前行”的顺口溜形式。以帮助学生在理解了课本中“规律表述”后的再记忆和运用。

在研究光的折射规律时，起关键作用的也只有“入射光线”、“折射光线”、“法线”这三条线。因此，将其简化为“三线”，很容易想起是哪“三线”，也不会引起误解。而“在同一个平面上”即“共面”之意。既然“折射光线、入射光线分居法线两侧”，那么，自然是“法线”在二者之间了。所以，可简化为“法线居中”。这三线之间的位置关系不仅仅是“光从空气射入水或其它介质中”时才存在，对其它任意两种不同透明介质中的折射同样适用。故而，在记忆时没有必要非记“光从空气射入水或其它介质中”不可。完全可以只记为“三线共面，法线居中”。

关于“折射角”和“入射角”的关系，课本将其表述为“光从空气斜射入水或其它介质中”的情况――“折射角小于入射角”。那么，逆向入射呢？尽管在课本下一段的“在折射现象中，光路可逆”，可找到答案。但原来的“入射角”这时已变为“折射角”。在光线位置未变的情况下，改变光线及“角”的名称后再确定其“关系”。学生极易混淆、糊涂。即使当时通过讲解使学生了解了这种“关系”。但学生在记忆和运用该“关系”时也仍感到十分困难。相反，学生根据“光在空气中速度十分接近光在真空中的速度”很容易、也早已记住了“空气中光速比水中、玻璃中的光速都大”的规律。甚至连同“水中光速比玻璃中光速大”也能记住。另外，“两角”的大小关系比较，只与两种介质中光速的相对大小有关。即“光速相对较大的，其夹角也相对较大”，而与光线及角的名称无关。无论是“入射角”还是“折射角”都是“光线与法线的夹角”。因此课，不必强调光的走向和角的名称。而只需记住“光速相对较大的介质中，光线与法线的夹角较大”。即“速大角大”。简单的四个字将“两角”相对大小的决定因素表述出来，方便了对它的记忆和运用。例如，一束光线从空气射向三棱镜表面AB时（如图1），其折射光线可能通过图中P、Q的哪个点？光线通过三棱镜的另一表面AC后，又可能通过M、N中的哪个点？由于光线在两次经过玻璃界面时，在同种介质中与法线夹角的名称发生了变化。如果简单的有“折射角”和“入射角”的关系判定。学生极易搞混淆，进而判断错误。但如果用“速大角大”来判定，则方便得多。同时也不易出错。因为光在玻璃中的速度小于光在空气中的速度。所以，在玻璃中光线与法线的夹角应小于在空气中光线与法线的夹角。因此，光线经AB界面折射后不可能通过P点。同理，第二次经过界面AC折射时，空气中光线与法线的夹角应大于玻璃中光线与法线的夹角。即经界面AC折射后光线不可能通过N点。故，两次的折射光线可能通过图中Q、M两点。

对于“入射角”与“折射角”的变化关系，课本中“在入射角增大时，折射角也随着增大”可理解为“折射角”总是随着“入射角”同向变化。即“折随入动”。

因此，“入射角”与“折射角”的关系可简化为“速大角大，折随入动”。

当然，“速大角大”并不是绝对的，它仅适合于光线斜射向界面时的一般情况。对于“光线垂直射向介质表面时”的特殊情况，其“传播方向不改变”。换句话就是“沿着原来的传播方向在另一种介质中继续向前传播”。即“原向前行”。

通过将课本中光的“折射规律”70余个字的压缩和简化，使其成为顺口溜形式的24个字。变得好读、易记。有效的减轻了学生的记忆负担。同时也为“折射规律”的应用提供了方便。例如，一束光线从空气斜射入水中时（如图2），其折射光线可能是图中OA、OB、OC、OD四条线中哪条线？经过水中玻璃表面PQ折射后，射入玻璃中的光线又可能通过E、F、G、H四点中的哪个点？由“三线共面，法线居中”可知，经MN折射后的光线不可能是OA。“垂直入射，原向前行”，而入射光是斜射向MN，因而也不可能是OC。又由于“水中光速小于空气中光速”，既然“速大角大”，因此，也不可能是OD。所以，OB可能是经MN折射后的光线。又根据“玻璃中光速小于水中光速――速大角大”、“法线居中”及“垂直入射”方能“原向前行”可断定，经界面PQ折射后的光线不可能通过H、E、G。故四个点中只可能通过F点。

通过笔者的教学实践发现，“光的折射规律”的简化表述，既方便了学生对该规律的记忆和运用。同时，又激发了学生的学习兴趣，不少人不自觉的将“简化表述”又“翻译”成课本中的表述，进一步加深了对“光的折射规律”的理解。

当然，虽说“光的折射规律”的“简化表述”是可行的、有益的。但这并不意味着要舍弃课本中的表述形式。因为，只有在实验的基础上总结出课本中的表述，才能使学生较好地接受“光的折射规律”。尤其是“简化表述”还存在着不准确、不具体等不足。因此，简化后的表述不能代替课本中的表述。它只是在理解、接受了课本中“光的折射规律”之后，再记忆和运用这一规律的一种简便方法、工具。