國小「光的折射」主題課程
延伸學習教材之研究
陳藝珍 1* 張良誠 2 毛河泉 3
l 臺南市大橋國民小學 2 臺南市崑山國民小學 3 臺南市五王國民小學壹、研究緣起
在中年級有關光的折射活動中提到， 吸管在水中有斷掉的現象。在活動進行過 程中，當學生站在不同的位置時，卻觀察 到不同的現象，有學生說他看到的吸管沒 有斷掉但是有往上折的情形。因此筆者設 計了幾個實驗，讓學生觀察物體在水中的 成像變他。 貳、吸管斷 7 延伸活動設計 一、從不同形狀容器的成像，討論影響成像斷與不斷的原因為何?
(一)實驗裝置如下圖 1 、 2 國 l *為本文通訊作者 圖 2 (二)結果發現 圖 l 與圖 2 在水中的成像，不同容器 都可以看到兩個成像，而且藍色虛線 的成像都呈現斷掉的情況，紅色虛線 的成像則沒有斷掉。 (三)討論 在不同的容器中都出現一樣的情況， 因此推論成像出現斷或是不斷的原 因與容器的形狀無關，是物體與折射 後的成像相對於觀察者的視線角度 有關。圖 l 和圖 2 看到紅色虛線的成 像沒有斷掉以及藍色虛線的成像看 起來斷掉了的情況，是因為觀察者的視線角度較高，因此看到容器倒面的 折射成像與物體有斷掉的現象。
二、物體在水中的折射成像數量與
容器形狀是否有關? (一)實驗裝置 將藍筆斜放在裝有水的方形容器內， 從容器的不同位置觀察，從容器上面 如圈子從容器上面及前側面如圓 4 、 從容器上面以及相鄰的兩個側面如 圖 5 。 圖 3 圖 4 圓 5 (二)結果發現 物體的折射成像數量與從容器不同 觀察面的數量有關。 (三)討論 當只從容器的上面觀察時，物體的折 射成像只有一個;當分別從容器的上 面以及前側面觀察時，物體的折射成 像為兩個;當從容器的上面以及相鄰 兩個倒面觀察時，物體的折射成像則 出現三個。至於園中藍色箭頭所指出 的像，則是物體折射成像的鏡像再折 射的結果。 (四)實驗驗證 為了證明物體折射成像的數量就是 容器不同觀察面的數量，其餘的像則 是鏡像。拿一個夾子放人空的容器中， 使夾子靠近觀察者，加水直到看到三 個折射成像為止，如圖 6 。觀察者位 置不變，移動夾子使夾子遠離觀察者， 並使出現數個相對應的鏡像，如圖 7 。圓 6 圖 7 仔細觀察鏡像發現:每個鏡像都是折 射成像的反射。折射成像會與原物體擺放 方向相同，而鏡像卻會與折射成像的方向
成等距離對應。
三、組合方形和圓形容器，觀察成 像有何變化? 從延伸活動設計(一)中發現放在圓 形容器內的成像有放大的情況，因此我們 可以將容器做不同的組合來觀察水中的成 像變化情況 國小「光的折射」主題課程延伸學習教材之研究 (一)圓形容器放入方形容器中 卜實驗裝置:燒杯內的水比方形容器內 的水少，如圖 8 。 圈 8 2. 結果發現:第一層足的成像縮小了， 第二層史的成像大小不變。 3. 討論: 透過俯視圓心 1 發現，第一層的物體 相當於在平凹遠鏡中，因此物體成像 會縮小。 圖 8-1 透過俯視圖 8-2 發現，第二層的物體 相當於在方形容器中，因此物體成像大小變化不大。
圖 8-2 (二)方形容器放入圓形容器中 1.實驗操作:方形容器中的水少於大燒 杯中的水，如國 9 。 國 9 2. 結果發現:兩層都有放大現象，第一 層尺的成像放大情況比第二層明顯。 3. 討論:透過俯視圖 9-1 發現，第一層 的物體相當於放在一個平凸遠鏡的後 方，因此成像的放大現象較明顯。 圓 9-1 透過俯視圖 9-2 發現，第二層的物體 相當於放在凸透鏡內，其放大效果不 如第一層，因此推測，在凸透鏡內的 物體因為焦距的關條，會影響成像放 大的比例現象。 圖 9-2 (三)小圓形容器放入大圓形容器中 I.質驗操作:小圓形容器內的水少於大 燒杯內的水，如圖 10 。 圖 10 2. 結果發現:第一層尺的成像有縮小的 情形，第二層則放大。 3. 討論:透過俯視國 10-1 發現，第一層 的足在一個中間薄兩邊厚的凹遠鏡外， 所以成像出現縮小的現象。
圖 10-1 透過俯視圖 10-2 發現，尺在凸透鏡內， 所以成像會有放大現象。 國 10-2 透過上面三種組合的實驗操作知道， 物體在容器中的成像不一定會有放 大的現象。容器組合的不同以及水量 高低的變化，會影響成像的縮放變 化。 國小「光的折射」主題課程延伸學習教材之研究
