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文檔簡(jiǎn)介
1、 潛水艇 壓強(qiáng)計(jì) 凸透鏡成像規(guī)律 探究凸透鏡成像規(guī)律 平面鏡成像特點(diǎn) 探究平面鏡成像的特點(diǎn) 磁生電 托里拆利實(shí)驗(yàn) 微波通信 水位自動(dòng)報(bào)警器 顯微鏡 觀察溫度計(jì)第4章 仿真實(shí)驗(yàn)課件實(shí)例設(shè)計(jì) 用溫度計(jì)測(cè)液體的溫度 變阻器 探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn) 探究光反射時(shí)的規(guī)律 探究光折射時(shí)的規(guī)律 近視的形成及補(bǔ)救 眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像原理比較 光的反射定律 光的折射規(guī)律 衛(wèi)星通信 近視眼虛擬配鏡室本章主要內(nèi)容4.1 潛水艇 設(shè)計(jì)思路: 潛水艇是物體浮沉條件的應(yīng)用,當(dāng)它在水面漂浮時(shí),浮力是等于重力的,下潛時(shí),浮力小于重力,當(dāng)浸沒(méi)于水面下潛行時(shí),浮力等于重力。潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身的重,也就是吸水和排水來(lái)實(shí)
2、現(xiàn)的。 本例設(shè)計(jì)成通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)來(lái)控制潛水艇的下潛和上浮如圖4-1所示,潛水艇初始位置漂浮在水面上,水艙中無(wú)水,可以在水面上左右拖動(dòng),可以往下拖進(jìn)水中,在水中也可拖動(dòng)潛行。在往下拖動(dòng)潛水艇時(shí),水艙中要逐步進(jìn)水,當(dāng)潛水艇浸沒(méi)時(shí),水充滿(mǎn),這時(shí)在水中拖動(dòng)時(shí),水艙中的水不會(huì)發(fā)生變化。從水中往上拖動(dòng)潛水艇時(shí),只要潛水艇不露出水面,水艙中的水不發(fā)生變化,當(dāng)逐步露出水面時(shí),水艙中的水要減少,當(dāng)漂浮在水面上,水艙中的水要排光。本例還要設(shè)計(jì)交互式原理展示,當(dāng)潛水艇漂浮時(shí),直接展示漂浮原理;當(dāng)往下潛入時(shí),展示下潛原理;當(dāng)潛行時(shí),展示潛行原理。4.2 壓強(qiáng)計(jì) 設(shè)計(jì)思路: 壓強(qiáng)計(jì)是用來(lái)比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的儀器,利用制
3、作出的本仿真壓強(qiáng)計(jì)可學(xué)習(xí)其工作原理。如圖4-9所示,壓強(qiáng)計(jì)主要由U形管、液體、橡皮管、橡皮膜組成。本例要達(dá)到的交互目的是:用手輕按橡皮膜,橡皮膜被壓,發(fā)生形變,左管液面下降,右管液面上升,液體的總體積不發(fā)生變化,手壓的力越大,橡皮膜形變?cè)酱螅瑫r(shí)兩管中液面的高度差越大,若手離開(kāi),橡皮膜和液面恢復(fù)原狀。4.3 凸透鏡成像規(guī)律 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)本仿真操作可形象的理解凸透鏡成像的規(guī)律。 本例要達(dá)到的交互目的是:如圖4-17所示,能在凸透鏡的左邊水平位置上任意拖動(dòng)蠟燭;在拖動(dòng)的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)凸透鏡所成的像也要發(fā)生正確的變化,當(dāng)蠟燭在2倍焦距以外時(shí),成倒立、縮小的實(shí)像,在1倍和2倍焦距之間成倒立放大
4、的實(shí)像,在以上情況下,像在凸透鏡的右邊;當(dāng)蠟燭從左往右拖動(dòng)時(shí),像要逐漸變大;當(dāng)蠟燭在焦點(diǎn)上時(shí),不成像;當(dāng)蠟燭拖到焦點(diǎn)以?xún)?nèi)時(shí),成正立、放大的虛像,像與蠟燭同在凸透鏡的左邊,蠟燭越靠近凸透鏡,像越大,向凸透鏡靠的越近。4.4 探究凸透鏡成像規(guī)律 設(shè)計(jì)思路: 上例只是學(xué)習(xí)者被動(dòng)的感知凸透鏡成像的規(guī)律,而本例則要給學(xué)習(xí)者提供一個(gè)完全仿真的實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景,使學(xué)生可操作本例的元件來(lái)做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象同實(shí)際實(shí)驗(yàn)一致,能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作探究出凸透鏡成像的規(guī)律。4.5 平面鏡成像特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)本仿真操作可形象的掌握平面鏡成像的特點(diǎn)。 本例要達(dá)到的設(shè)計(jì)和制作目的是:如圖4-34所示,水平桌面上中間放
5、置平面鏡,左邊放置物體點(diǎn)燃的蠟燭,右邊放置蠟燭成的正立、等大的虛像,蠟燭與像的連線與鏡面垂直,它們到鏡面的距離相等。初始時(shí),蠟燭在離鏡面左邊較遠(yuǎn)處,像與蠟燭是以鏡為軸的對(duì)稱(chēng)圖形關(guān)系。物體蠟燭可用鼠標(biāo)在水平位置上、在鏡面左邊桌面上任意拖動(dòng),在拖動(dòng)過(guò)程中,像的位置、物距和像距標(biāo)示線也要發(fā)生相應(yīng)的、正確的反應(yīng)。此外,還要設(shè)計(jì)光路,在火苗上先確定一發(fā)光點(diǎn)S,只取兩條從它發(fā)出的光成為入射光線射向平面鏡,經(jīng)鏡面反射后進(jìn)入人眼,反射光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)S就是像上與物體蠟燭上的對(duì)稱(chēng)點(diǎn),入射光線、反射光線、反向延長(zhǎng)的虛線都要隨物體蠟燭的位置的改變而進(jìn)行正確的反應(yīng)。4.6 探究平面鏡成像的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)
6、者通過(guò)本仿真操作可探究出平面鏡成像的特點(diǎn)。 本例要達(dá)到的目的是:如圖4-47所示,水平桌面中間有豎直放置的玻璃,桌面上有可觀察距離的刻度,玻璃左端桌面上放置有點(diǎn)燃的蠟燭,在玻璃右端相對(duì)稱(chēng)的位置上會(huì)出現(xiàn)蠟燭的像,在畫(huà)面的右邊提供沒(méi)點(diǎn)燃的蠟燭,此蠟燭可用鼠標(biāo)拖動(dòng)與像去重合。畫(huà)面左下邊設(shè)計(jì)有按鈕,通過(guò)單擊它們可任意轉(zhuǎn)動(dòng)桌面來(lái)觀察像與物體的關(guān)系。4.7 磁生電 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)本仿真操作可探究出什么情況下磁能生電。 本例要達(dá)到的目的是:如圖所示,場(chǎng)景左邊放置有U形磁鐵,畫(huà)有磁感線來(lái)表示磁場(chǎng)的方向,場(chǎng)景右邊有電流表來(lái)檢測(cè)電路中是否產(chǎn)生電流,電流表與導(dǎo)線及能在磁場(chǎng)中上下、左右移動(dòng)的導(dǎo)體棒組成閉合電路
7、。 當(dāng)拖動(dòng)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中水平運(yùn)動(dòng)或斜切磁感線時(shí),電流表的指針要發(fā)生同步的偏轉(zhuǎn),即導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí),指針向左偏,導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí),指針向右偏,運(yùn)動(dòng)的幅度越大,指針偏轉(zhuǎn)的角度越大,表示電路中電流越大,當(dāng)導(dǎo)體棒停止運(yùn)動(dòng)時(shí),指針要回零。在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,兩根導(dǎo)線要隨著導(dǎo)體棒伸縮,表示始終是閉合電路狀態(tài)。當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),下方要出現(xiàn)如圖中的提示性文字。當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做豎直方向上的運(yùn)動(dòng)時(shí),指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明不切割磁感線時(shí),不會(huì)產(chǎn)生感生電流。4.8 托里拆利實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)思路: 本例要達(dá)到的目的是: 如圖場(chǎng)景中有靜止的鐵架臺(tái)和豎立的米尺、盛有水銀的水銀槽、細(xì)玻璃管、盛有水銀的小杯,通過(guò)左邊的按鈕
8、可控制、觀看按下列順序播放的動(dòng)畫(huà):盛有水銀的小杯往玻璃管中加滿(mǎn)水銀玻璃管豎直手指堵住玻璃管口玻璃管旋轉(zhuǎn)成管口向下玻璃管口浸入水銀槽玻璃管直立手指離開(kāi)水銀下降到一定高度后停止。 動(dòng)畫(huà)播放完后進(jìn)入如圖的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景,可用鼠標(biāo)按住玻璃管尾部左右輕輕傾斜玻璃管,管中的水銀會(huì)隨著管的變化而變化,同時(shí)水銀槽中的水銀面也要發(fā)生相應(yīng)的變化,水銀槽中的水銀面與管中水銀面之間的高度差始終保持不變,但高度差標(biāo)志也要隨著管的變化而變化。4.9 微波通信 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)本仿真操作可掌握微波通信的原理。 本例設(shè)計(jì)了電視信號(hào)從北京傳遞到新疆的微波線路示意圖。仿真實(shí)驗(yàn)操作要達(dá)到的目的是:每一中繼站都設(shè)有發(fā)射和接收
9、開(kāi)關(guān)來(lái)控制本站的信息的接收和發(fā)射,當(dāng)每個(gè)機(jī)站都正常工作時(shí),如圖4-100所示,終點(diǎn)新疆的電視上能顯示起點(diǎn)的圖像信息,并出現(xiàn)微波傳遞信息的原理,當(dāng)關(guān)閉其中任一中繼站時(shí),電視上顯示雪花點(diǎn),表示無(wú)信號(hào)。4.10 水位自動(dòng)報(bào)警器 設(shè)計(jì)思路: 如圖所示,本例主場(chǎng)景主要由三部分組成:電磁繼電器、水池、反應(yīng)電路。左下方的水池底和頂各有一塊金屬與電源、電磁鐵相連,水面沒(méi)有上升時(shí)本電路中沒(méi)有電流,動(dòng)觸點(diǎn)與上靜觸點(diǎn)接觸,使綠燈中有電流通過(guò),所以發(fā)光,表示水位正常。本例交互操作要達(dá)到的目的是:用鼠標(biāo)單擊進(jìn)水管按鈕時(shí),水池進(jìn)水,水面上升;當(dāng)鼠標(biāo)離開(kāi)進(jìn)水管按鈕時(shí),停止進(jìn)水,水面也停止不動(dòng);當(dāng)再單擊進(jìn)水管按鈕時(shí),又繼續(xù)進(jìn)
10、水,水面上升;當(dāng)水面上升到與金屬塊A接觸時(shí),電磁鐵電路中產(chǎn)生電流,有閃動(dòng)并流動(dòng)的線條來(lái)表示,銜鐵被電磁鐵往下吸,動(dòng)觸點(diǎn)與下靜觸點(diǎn)接觸,綠燈熄滅,紅燈電路有閃動(dòng)并流動(dòng)的線條來(lái)表示有電流通過(guò),紅燈亮,同時(shí)在右下方出現(xiàn)原理。在任何時(shí)候,也可單擊水池右下方的出水管按鈕來(lái)放水,鼠標(biāo)離開(kāi)時(shí),又會(huì)停止放水。放水時(shí),水面要同步降低,當(dāng)水面離開(kāi)金屬塊A時(shí),電磁鐵電路中無(wú)電流,電磁鐵和反應(yīng)的電燈又返回綠燈亮的初始狀態(tài)。4.11 顯微鏡 設(shè)計(jì)思路: 本例提供了一個(gè)實(shí)物狀顯微鏡,鏡筒上、下端分別設(shè)置固定的目鏡和物鏡,目鏡處設(shè)有眼睛來(lái)觀察成像情況,右方同步提供眼睛觀察到的影像圖;單擊粗準(zhǔn)焦螺旋的左右兩邊可使鏡筒在一定范
11、圍內(nèi)上下移動(dòng)來(lái)對(duì)焦,單擊細(xì)準(zhǔn)焦螺旋的左右兩邊也可使鏡筒在一定范圍內(nèi)上下移動(dòng),只不過(guò)移動(dòng)的幅度小的多,用于精確對(duì)焦;本例設(shè)計(jì)有一玻片標(biāo)本放置于顯微鏡右邊,可拖動(dòng)至載物臺(tái)上;可單擊反光鏡兩端來(lái)改變其偏轉(zhuǎn)角度來(lái)對(duì)光,為了模擬真實(shí)光線情況,可用右邊光路選擇按鈕調(diào)出光線來(lái)輔助對(duì)光。4.12 觀察溫度計(jì) 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)操作、觀察仿真溫度計(jì),能認(rèn)識(shí)溫度計(jì)的刻度和量程,會(huì)讀數(shù)。 本例制作要達(dá)到的目的是:如圖4-159所示,設(shè)計(jì)一支普通溫度計(jì),能在一定范圍內(nèi)拖動(dòng);設(shè)計(jì)放大和縮小按鈕,可方便的將溫度計(jì)放大和縮小,配合拖動(dòng)來(lái)仔細(xì)觀察溫度計(jì);設(shè)計(jì)檢查觀察結(jié)果的題目,題目中設(shè)計(jì)文字動(dòng)態(tài)輸入?yún)^(qū)來(lái)填空輸入觀察數(shù)據(jù),
12、并通過(guò)按鈕控制對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷,給出對(duì)與否的結(jié)論。任何情況下都可重填后再提交,進(jìn)行重新判斷。4.13 用溫度計(jì)測(cè)液體的溫度 設(shè)計(jì)思路:學(xué)習(xí)者通過(guò)操作使用本例仿真溫度計(jì),能學(xué)會(huì)溫度計(jì)測(cè)液體溫度的方法,能正確讀數(shù)。4.14 變阻器 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)變阻器連線和用其調(diào)節(jié)電路中電流的大小來(lái)控制電燈的亮度練習(xí),能理解變阻器的原理,掌握變阻器的使用方法。 本例要達(dá)到的交互目的是: 設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景,開(kāi)關(guān)右接線柱與變阻器沒(méi)有連線,學(xué)習(xí)者可按提示單擊此接線柱開(kāi)始連線,線為直線,起點(diǎn)為此接線柱,終點(diǎn)隨鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng),可以連接到變阻器上的A、B、C三個(gè)接線柱上,選擇其中的任一接線柱,單擊鼠標(biāo)結(jié)束
13、連線,就會(huì)在開(kāi)關(guān)右接續(xù)柱與所選擇的接線柱之間連上電線。4.15 探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者可通過(guò)操作仿真壓強(qiáng)計(jì)來(lái)探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律。 鼠標(biāo)按住手柄可上下移動(dòng)橡皮盒,使之可浸入液體不同深度,浸入的越深,橡皮膜凹陷的越利害;右邊的U形管中的紅色液體在橡皮盒沒(méi)浸入液體中時(shí),左右兩邊液面是相平的,當(dāng)橡皮盒浸入液體后,左管液面下降,右管液面上升,即兩邊液面存在高度差,并且橡皮盒浸入的越深,兩邊液面的高度差越大;可單擊手柄處的搖柄來(lái)改變橡皮盒的方向,使其可向下(默認(rèn))、向上、向內(nèi)、向外,在同一深度,改變橡皮盒的方向時(shí),U形管中兩邊液面的高度差保持不變;可單擊“水”和“鹽水”按鈕來(lái)選擇杯中的
14、液體,當(dāng)液體由水變?yōu)辂}水時(shí),U形管中兩邊液面的高度差要變大,因?yàn)辂}水的密度大于水的密度,當(dāng)液體由鹽水變?yōu)樗畷r(shí),U形管中兩邊液面的高度差則要變??;液面要隨著橡皮盒的浸入、上下移動(dòng)發(fā)生相應(yīng)的升高或下降。4.16 探究光反射時(shí)的規(guī)律 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)操作本仿真實(shí)驗(yàn),能探究出光反射時(shí)的規(guī)律,從而總結(jié)出光的反射定律。 設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景,左上方為實(shí)驗(yàn)提示,主體部分為豎立在平面鏡上的紙板,紙板中間的ON為法線,垂直于鏡面。ON的左側(cè)有激光燈射向入射點(diǎn)O的入射光線,入射光線與紙板在同一平面上,在ON的右側(cè)設(shè)計(jì)有反射光線,也與紙板在同一平面上。反射角r等于入射角i。右方設(shè)計(jì)有量角器,可任意拖動(dòng)來(lái)
15、測(cè)入射角或反射角的值。場(chǎng)景的左下方設(shè)置有“改變?nèi)肷浣恰焙汀罢蹌?dòng)紙板”的交互按鈕。4.17 探究光折射時(shí)的規(guī)律設(shè)計(jì)思路:學(xué)習(xí)者通過(guò)操作本仿真實(shí)驗(yàn),探究光折射時(shí)的現(xiàn)象,從而總結(jié)出光的折射規(guī)律。本例要達(dá)到的交互目的是:設(shè)計(jì)如圖4-234所示的實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景,左上方為實(shí)驗(yàn)提示,主體部分有盛滿(mǎn)水的水槽,激光燈發(fā)出的光線從空氣中斜射入水中,在入射點(diǎn)O處有垂直于水面的法線ON,在ON右側(cè)的空氣中有反射光線,在ON右側(cè)的水中有折射光線。4.18 近視的形成及補(bǔ)救 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)操作本例,可明白形成近視時(shí)眼球所發(fā)生的變化,并可探究用什么類(lèi)型的鏡片來(lái)補(bǔ)救。 本例要達(dá)到的交互目的是: 本例由動(dòng)畫(huà)和交互操作設(shè)計(jì)
16、兩部分組成:動(dòng)畫(huà)部分演示近視的形成,交互部分探究對(duì)近視眼如何補(bǔ)救。 學(xué)習(xí)者可將下方的凸透鏡或凹透鏡拖到眼球前的線框中看是否能補(bǔ)救近視眼。如圖所示,當(dāng)把凹透鏡拖到線框中時(shí),凹透鏡會(huì)將折射光線發(fā)散,再經(jīng)晶狀體折射后,光線會(huì)發(fā)散一點(diǎn),清晰的像就會(huì)成到視網(wǎng)膜上,同時(shí),場(chǎng)景下方出現(xiàn)原理;當(dāng)把凸透鏡拖到線框中時(shí),凸透鏡會(huì)將光線會(huì)聚,再經(jīng)晶狀體折射后,光線會(huì)聚的更厲害,清晰的像離視網(wǎng)膜越來(lái)越遠(yuǎn),視網(wǎng)膜上像變得更模糊,場(chǎng)景下方也要出現(xiàn)原理。4.19 眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像原理比較 設(shè)計(jì)思路: 學(xué)習(xí)者通過(guò)操作本例,能知道眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)相似、成像原理相同,眼睛好似一架高級(jí)照相機(jī)。 本例要達(dá)到的交互目的是: 如圖
17、所示,場(chǎng)景中提供眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像對(duì)照?qǐng)D,下方出現(xiàn)照相機(jī)與眼球可拖動(dòng)的提示。 如圖所示,在任意情況下也可用鼠標(biāo)將眼球往左拖動(dòng)一定的距離,在拖動(dòng)的過(guò)程中,晶狀體離樹(shù)木越來(lái)越近,折射光線也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,可觀察到視網(wǎng)膜處的像變的也越來(lái)越大,同時(shí)下方出現(xiàn)眼球成像的原理。在向左拖動(dòng)眼球的過(guò)程中,可觀察到晶狀體變得越來(lái)越薄,這表示眼球隨著離物體距離的變化還會(huì)自動(dòng)改變焦距。拖到左方后,也可向右再把眼球拖回原處,折射光線和像也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。4.20 光的反射定律 設(shè)計(jì)思路: 如圖所示,在水平平面鏡面上豎直放置一白色平面紙板光屏,光屏中間標(biāo)有垂直于鏡面的法線,從激光燈發(fā)出的入線光線經(jīng)入射點(diǎn)反射后可在
18、光屏上顯示反射光線,鏡面下方設(shè)計(jì)有入射角和反射角角度值顯示。 本例要達(dá)到的交互目的是: 可在法線兩邊任意拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)激光燈來(lái)改變?nèi)肷浣谴笮?,同時(shí)反射光線在法線的另一側(cè)也發(fā)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn),保持反射角始終等于入射角,可在拖動(dòng)的過(guò)程中觀察反射角的變化,體會(huì)光的反射定律。下方的入射角和反射角顯示框中要隨時(shí)動(dòng)態(tài)顯示兩角始終相等的角度值??蓡螕魣?chǎng)景下邊的按鈕打開(kāi)光的反射定律來(lái)對(duì)照學(xué)習(xí)。4.21 光的折射規(guī)律 設(shè)計(jì)思路: 如圖所示,在水平放置的水槽中盛滿(mǎn)水,法線垂直于水面,與水面相交的點(diǎn)確定為入射點(diǎn),有帶激光燈的入射光線、反射光線、折射光線,水槽左邊設(shè)有入射角、折射角、反射角動(dòng)態(tài)角度值顯示,下邊有操作提示和折射規(guī)律查看按鈕。 激光燈可繞入射點(diǎn)任意拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),自由研究光從不同方向、不同物質(zhì)射入另一種物質(zhì)的折射、反射情況,同步動(dòng)態(tài)顯示各角度值。如圖所示,當(dāng)拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線從空氣射入水中時(shí),折射光線、反射光線發(fā)生偏轉(zhuǎn),反射角等于入射角,折射角小于入射角,并且在左邊的動(dòng)態(tài)文本框中有正確的角度值顯示。 當(dāng)拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線與法線重合,即入射光線垂直射入水中時(shí),三線合一。當(dāng)拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線與水面相平時(shí),不發(fā)生折射。 如圖所示,拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)激光燈到水中使入射光線從水中射入空氣,當(dāng)入射角大于臨界角(這時(shí)設(shè)為49度,臨界角的值與液體的折射率
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