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光的折射實驗
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翰林五上第一章：太陽的秘密 康軒五上第二章：探索聲光世界 南一五上第一章：太陽與光
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翰林：光的折射 康軒：光有什麼特性與現象 南一：認識光的現象
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50分鐘
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科學學習中心
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從實驗進行中發現光進入不同介質時會產生「折射」的現象
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透明扁方化妝水瓶含蓋（500ml）、雷射筆、線香、水、軟性磁鐵（10cm x 10cm）、夜光壓克力顏料溶液、5ml滴管、磁性白板、點火槍
- 時間 教學活動流程 教學資源
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5分鐘一、 生活連結與預測
1. 引起動機與生活連結：
問題：將吸管放至水中後，好像看起來被折彎或折斷了，這是發生了什麼事呢？
2. 舊課程回顧：
(1) 光是如何前進的呢？蛇行嗎？還是直線前進呢？
(2) 不管在水中或空氣中，光都是直線進行的。 -
20分鐘二、 操作與觀察
1. 探究問題：光進到不同物質時（從空氣到水中、從水到空氣中），前進路徑會有什麼改變？
2. 學生自由舉手回答想法，並作紀錄。
3. 依據操作步驟安裝實驗裝置後進行實驗。
4. 教學提示：
(1) 實驗過程中，使用雷射筆時請務必小心，不可讓雷射光直接照射眼睛。
(2) 實驗前，水中及瓶子氣體中，需混有些微顆粒，才能將光束呈現出來做觀察。
(3) 進行觀察記錄時，也可以輸出或繪製折射角度圖檔，黏貼於水瓶背面進行實驗，方便學生操作前做預測及做光線偏時的對照。
5. 延伸探究：請先預測結果後，再進行實驗驗證。
(1) 請預測光線從空氣中進入水中後，光線會從哪個方向前進呢？
(2) 請預測光線從水中中進入空氣後，光線會從哪個方向前進呢？ -
5分鐘三、 原理說明： 1. 折射的成因：當波斜射（不是垂直）進入不同介質時，波速改變是造成偏折（折射）的根本原因。 2. 快介質 ➔ 慢介質（例如：光從空氣進到水） 物理現象：波速變慢。 角度關係：光線會偏向法線 ➔ 入射角 > 折射角。 3. 慢介質 ➔ 快介質（例如：光從水進到空氣） 物理現象：波速變快。 角度關係：光線會偏離法線 ➔ 入射角 < 折射角。 4. 全反射：當光由慢介質（水）進入快介質（空氣），且入射角過大（大於臨界角）時。光線無法折射穿透，而是100% 反射回原介質，稱為「全反射」。 建議參考：翰林雲端學院 https://www.ehanlin.com.tw/app/keyword/%E5%9C%8B%E4%B8%AD/%E7%90%86%E5%8C%96/%E6%8A%98%E5%B0%84.html
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10分鐘四、 問題與討論
1. 光線在空氣中是如何前進的？
解答：沿一直線前進。
2. 光線在空氣中是如何前進的？
解答：沿一直線前進。
3. 光線「不是垂直由空氣進入水中」及「不是垂直由水進入空氣中」時，會產生什麼共同現象？
解答：光線會偏折
4. 當光線「不是垂直由空氣進入水中」時，光線行進角度會靠近還是遠離法線？
解答：靠近法線
5. 當光線「不是垂直由水進入空氣中」時，光線行進角度會靠近還是遠離中線？
解答：遠離法線
6. 進階思考題：你有沒有辦法將水面變成像鏡子一樣，將光線全部反射回來呢？你會怎麼做？