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物理基本實驗技能――光學
專題九 根據光的反射定律作光路圖
【考試要求】
會根據光的反射規律作光路圖。
【探作要點】
解決這類問題的關鍵是正確理解光的反射規律。光的反射規律可包括兩點：
(1)一是反射光線跟入射光線、法線在同一平面內；反射光線、入射光線分居在法線兩側。可記作“三線共面，法(線)居中間”。
(2)二是反射角等于入射角。可見對于一條確定的入射光線、反射光線是唯一的。在學習光的反射定律時要明確以下三點：
①反射角、入射角都是指各自的光線與法線的夾角．切不可把它們與鏡面的夾角，當成入射角和反射角。
②入射光線靠攏法線，入射角減小，根據光的反射定律知反射角也減小，反射光線也靠近法線。當入射光線垂直射在平面鏡上，法線與入射光線重合，這時入射角為0°，反射光線沿原路返回。反射角也是0°，學生易錯認為是90°。
③在光的反射中，光路是可逆的。這就是說，若沿原來的反射光線的方向入射到鏡面上，反射光線將沿原來入射光線的方向射出。
根據光的反射規律作光路圖的方法是：
①由入射光線和反射面確定入射點，入射點一般用字母0表示。
②由入射點和反射面確定法線，法線用虛線畫出。
③由入射光線和法線確定入射角，入射角一般用字母∠i、∠a或∠1表示。
④根據光的反射定律確定反射角，反射角一般用字母∠γ、∠β或∠2表示。
⑤由法線和反射角確定反射光線。光線用實線畫出，注意入射光線和反射光線的箭頭方向。
利用上述的“由二定一”分析問題和作圖時，必須理解：
①入射光線、反射光線和法線相交于一點——反射面的入射點。
②反射光線和入射光線在反射面的同側。
③法線始終與鏡面垂直，所以平面鏡旋轉一角度時，法線會與之旋轉相同的角度。
④法線是反射光線與入射光線夾角的角平分線。
【解題指導】
[例題1] 在圖2—9—1中補畫出光路中的反射光線或入射光線。
[分析與解]由入射光線AO找到入射點O，過O點作法線ON垂直于界面，用量角器測量∠α，根據∠β=∠α作反射光線OB。如圖2—9—2所示。同樣方法完成乙圖中入射光線如圖2—9--3所示。
[例題2] 在圖2--9—4中，根據入射光線和反射光線．畫面出平面鏡。
[分析與解]根據光的反射規律，法線為反射光線和入射光線夾角的角平分線。然后由法線和入射點確定平面鏡的位置。如圖2—9—5所示。
[例題3] 自行車尾燈結構示意圖如圖2—9--6所示，夜里，用手電筒照射尾燈，可觀察到它的反光效果很好，試在圖中方框內畫出其中一條入射光線的完整的反射光路圖。
[分析與解]本題考查光的反射。自行車的尾燈是由多組相互垂直的平面、鏡組成的，任何方向射去的光線，經過兩個相互垂直的．平面鏡兩次反射后，其射出的光線與射入的光線平行
且反向。同學們在作圖時可能并不清楚這個特點，但如果認真細致地根據反射定律作圖，則反射光線與原光線應平行。同學們自己完成此光路圖。
【針對訓練】
1．請在圖2—9—7中畫出光線經過平面鏡后的反射光線，并標出反射角的度數。
2．如圖2—9—8所示S為發光點MN為平面鏡，后請畫出由S點發出并經平面鏡反射后通過A點的光線。
3．請你完成如圖2—9—9所示的光路圖。
4．小明用平面鏡將一束太陽光反射到豎井中(如圖2—9—10所示)，請在圖上作出平面鏡的位置，并標出鏡面與水平面夾角的度數。
5．在圖2—9—11中，AO、BO′為點光源S射向平面鏡的兩條入射光線，請在圖中標出點光源S和像S′的位置并畫出光路圖．
6．張華同學在觀察一座音樂噴泉后設想，如果在噴泉的水底再設置一些彩燈，當五顏六色的光線從水下射出后能將噴泉勾勒出更加絢麗多彩的情景。如圖2—9—12所示，MM′為空氣與水的界面，設水下裝有一盞彩燈S，射出一條光線SA，經平面鏡反射后沿BO方向射到界面上的0點，再從0點射出水面。請你在圖中畫出平面鏡的準確位置。

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