資源簡(jiǎn)介

8.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究光的反射規(guī)律
知識(shí)梳理
知識(shí)點(diǎn)1:光的反射
光的反射現(xiàn)象
光能夠發(fā)光,其發(fā)出的光進(jìn)入我們的眼睛,我們便可看見(jiàn)光。但有些物體不是光,如桌面、玻璃、水、課本等常見(jiàn)的物體,我們?yōu)槭裁匆材芸吹剿鼈兡?原來(lái)這些物體的表面都會(huì)反射光。光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會(huì)發(fā)生反射。像這樣光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時(shí),都會(huì)有一部分光返回到原來(lái)的介質(zhì)中傳播,這種現(xiàn)象稱為光的反射。我們能夠看到不發(fā)光的物體,就是因?yàn)楸凰鼈兎瓷涞墓膺M(jìn)入了眼睛而引起視覺(jué)的緣故。
知識(shí)點(diǎn)2:光的反射定律
1.如圖所示,由激光手電筒射向平面鏡的光線叫入射光線,經(jīng)平面鏡反射回來(lái)的光線叫反射光線,入射光線在鏡子上的投射點(diǎn)O叫入射點(diǎn),過(guò)入射點(diǎn)與鏡面垂直的直線叫法線,入射光線與法線的夾角叫入射角,反射光線與法線的夾角叫反射角。
2.光的反射定律實(shí)驗(yàn)
提出問(wèn)題 光反射時(shí)遵循什么規(guī)律 反射光線和入射光線有什么關(guān)系 反射角和入射角的大小有什么關(guān)系
假設(shè)猜想
[猜想一] 反射光線與入射光線在法線兩側(cè)但不在同一平面內(nèi);反射角小于入射角。
[猜想二] 反射光線與入射光線在法線兩側(cè)且在同一平面內(nèi);反射角等于入射角。
[猜想三] 反射光線與入射光線在法線同側(cè),不在同一平面內(nèi);反射角小于入射角。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究
[思考] (1)探究反射光線與入射光線的位置關(guān)系時(shí),應(yīng)如何讓激光沿規(guī)定方向入射,且能用平面紙板顯示出其入射的徑跡來(lái)
(2)應(yīng)如何確定反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)
(3)探究反射角與入射角的大小關(guān)系時(shí),如何量取角的大小 需進(jìn)行多少次對(duì)應(yīng)角大小的測(cè)量
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案] (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)中觀察到的反射光線與入射光線的位置,確定光的反射中三線間的關(guān)系;通過(guò)量取對(duì)應(yīng)的兩角的大小,確定反射角與入射角的大小關(guān)系。
(2)實(shí)驗(yàn)器材:激光筆、平面鏡、能豎立的白紙板(可繞中接縫彎折)、直尺、鉛筆、量角器。
(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①如圖甲所示,把一塊平面鏡放在桌面上,再把一張白紙板豎直地立在平面鏡上,紙板上的直線ON垂直于鏡面。
②打開(kāi)激光筆,讓激光束貼著紙板EN面沿某一角度射到O點(diǎn),在紙板的另一半面NF上看到反射光線。繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)平面NF,結(jié)果在NF面上看不到反射光線,如圖乙所示。
③如圖所示,調(diào)整EN與NF為同一個(gè)平面,讓入射光線以某一角度射到O點(diǎn),經(jīng)平面鏡反射,沿另一個(gè)方向射出,在紙板上用筆描出入射光和反射光的徑跡,取下紙板,用量角器測(cè)量ON兩側(cè)的入射角i和反射角r,將數(shù)據(jù)記在下表中。
入射角i 反射角r
第一次
第二次
第三次
④改變?nèi)肷浣堑拇笮?重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 分析實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和表中數(shù)據(jù)可得:在反射現(xiàn)象中,反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi);反射光線、入射光線分居法線兩側(cè);反射角等于入射角。
注意事項(xiàng) 本實(shí)驗(yàn)要對(duì)測(cè)得的角度數(shù)值及時(shí)記錄,不能實(shí)驗(yàn)結(jié)束了才去回憶實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)中,為了更方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可事先在白紙板上以點(diǎn)O為角的頂點(diǎn),以直線ON(法線)為角的一邊,在左、右兩側(cè)對(duì)稱地畫出幾個(gè)角度相等的入射角和反射角,標(biāo)注角度。實(shí)驗(yàn)中可讓激光筆沿選擇的入射光線(角的邊)入射,確認(rèn)反射光線后,讀出相應(yīng)的入射角和反射角即可,這樣做省時(shí)省力。
3.在光的反射中,光路是可逆的
如圖甲所示,讓白紙板豎直放在水平放置的平面鏡上,讓激光束沿某一角度入射到鏡面上,用筆描繪入射光線和反射光線的徑跡。讓激光束逆著反射光線的徑跡入射,發(fā)現(xiàn)其反射光線逆著原來(lái)入射光線的徑跡出射,如圖乙所示。這說(shuō)明,在反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。例如,我們可以通過(guò)平面鏡相互看到對(duì)方的眼睛,就是光路可逆的一個(gè)例證。
易錯(cuò)警示 關(guān)于光的反射定律,需要注意:①一條反射光線必定有一條入射光線對(duì)應(yīng);②反射角和入射角都是指各自的光線與法線的夾角,決不能把它們與反射面的夾角當(dāng)成反射角和入射角;反射角隨入射角的改變而改變,入射角增大,反射角也增大,入射角減小,反射角也減小;③敘述定律時(shí),一定要先說(shuō)“反射”后說(shuō)“入射”,這個(gè)邏輯關(guān)系別顛倒;④當(dāng)入射光線垂直射到反射面上時(shí),光線按原路返回,此時(shí)反射光線、入射光線和法線三線重合,入射角等于0°,反射角也等于0°,鏡面將光的傳播方向改變了180°。
巧記速記 運(yùn)用光的反射定律解答有關(guān)問(wèn)題時(shí),正確記憶光的反射定律的內(nèi)容是前提,可將此定律內(nèi)容簡(jiǎn)記為“三線共面,兩線分居,兩角相等”。“三線共面”是指反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi);“兩線分居”是指反射光線、入射光線分居法線兩側(cè);“兩角相等”是指反射角等于入射角。
知識(shí)點(diǎn)3:鏡面反射和漫反射
晚上,在桌子上鋪一張白紙,將一小塊平面鏡鏡面朝上平放在紙上,讓手電筒的光垂直正對(duì)平面鏡照射,從側(cè)面看,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)白紙比鏡子亮。這是為什么呢 原來(lái),當(dāng)一束光射到光滑的鏡面上時(shí)就會(huì)發(fā)生鏡面反射,垂直入射到鏡面的光被垂直反射回去,而反射到其他方向的光極少。從側(cè)面看,鏡面反射的光基本上沿原路返回,很少有光線反射到眼中,故看上去較暗。由于白紙表面凹凸不平,照射到白紙上的光便發(fā)生漫反射,反射光射向各個(gè)方向,反射光能進(jìn)入我們的眼中,所以從側(cè)面看到白紙較亮。
平滑表面的反射為鏡面反射,如圖甲所示,平行入射的光線,反射后平行射出,集中射向一個(gè)方向,發(fā)生的是鏡面反射;粗糙表面的反射為漫反射,如圖乙所示,平行入射的光線,反射后射向四面八方,發(fā)生的是漫反射。
鏡面反射和漫反射在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。日常生活中見(jiàn)到的絕大多數(shù)物體發(fā)生的是漫反射,使我們能從各個(gè)角度看到物體。如教室黑板用粗糙表面,電影銀幕用粗白布等;而平靜的水面、拋光的金屬表面、家庭用的梳妝鏡等則是鏡面反射的應(yīng)用。光的反射也有其不好的一面,例如由于光的反射所造成的光污染等。
易錯(cuò)警示 (1)物體表面光滑時(shí)發(fā)生鏡面反射;物體表面粗糙時(shí),發(fā)生漫反射。(2)發(fā)生光的反射時(shí),每一條入射光線都對(duì)應(yīng)著一條反射光線,無(wú)論是鏡面反射還是漫反射,每一條光線都遵守光的反射定律。
基礎(chǔ)訓(xùn)練
一、單選題
1．下列成語(yǔ)所描繪的光現(xiàn)象中，由于光的反射形成的是
A．海市蜃樓 B．立竿見(jiàn)影 C．杯弓蛇影 D．鑿壁借光
【答案】C
【詳解】A．海市蜃樓屬于光的折射現(xiàn)象，A不符合題意；
B．立竿見(jiàn)影是由于光的直線傳播形成的，B不符合題意；
C．杯弓蛇影屬于平面鏡成像現(xiàn)象，是由于光的反射形成的，符合題意，選填C；
D．鑿壁借光是因?yàn)楣獾闹本€傳播．D不符合題意．
2．雨后的夜晚，當(dāng)你迎著月光行走在有積水的路上，為了避讓水洼，應(yīng)走“較暗”的地面．這是因?yàn)楣庠冢ā　。?br/>A．地面發(fā)生鏡面反射 B．地面發(fā)生漫反射
C．水面發(fā)生漫反射 D．水面不發(fā)生反射
【答案】B
【詳解】如圖，迎著月光走，月光經(jīng)積水水面發(fā)生鏡面反射，進(jìn)入人的眼睛反射光線多，人感覺(jué)積水面亮；而地面發(fā)生漫反射，有很少的光線進(jìn)入人的眼睛，人感覺(jué)地面黑，所以為了避讓水洼，應(yīng)走“較暗”的地面．
B符合題意．
3．下列光現(xiàn)象中，屬于鏡面反射的是
A．在不同方向都能看見(jiàn)點(diǎn)燃的蠟燭火焰 B．太陽(yáng)光照在地面的玻璃片上形成刺眼的光束
C．人在船上看見(jiàn)水中的魚 D．全班同學(xué)都能看見(jiàn)教室黑板上的字跡
【答案】B
【分析】鏡面反射發(fā)生在光滑物體表面上；漫反射發(fā)生在粗糙物體表面上．
【詳解】A、蠟燭火焰屬于光，能看到，是因?yàn)楣庠谕痪鶆蚪橘|(zhì)中沿直線傳播，故A不符合題意；
B、太陽(yáng)光照在地面的玻璃片上形成刺眼的光束，就是因?yàn)椴ＡОl(fā)生了鏡面反射的緣故，故B符合題意；
C、人在船上看見(jiàn)水中的魚，是由于魚反射的光經(jīng)過(guò)水平面發(fā)生折射，折射光線進(jìn)入我們的眼睛，故C不符合題意；
D、我們能從不同方向看見(jiàn)教室黑板上的字跡，是因?yàn)楹诎灞砻嫔习l(fā)生了漫反射，反射光線射向各個(gè)方向的緣故，故D不符合題意．
故選B．
4．在做“研究光的反射實(shí)驗(yàn)”時(shí)，如圖所示，將一束光沿MO射向鏡面，則反射光的方向是
A．OA B．OB C．OC D．OD
【答案】B
【詳解】根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，則反射光的方向應(yīng)為OB.
所以選擇B.
點(diǎn)睛：反射定律：反射光線，入射光線，法線在同一平面內(nèi)，反射光線，入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角.
可以簡(jiǎn)記為：三線共面，法線居中，兩角相等.
5．在《資治通鑒》中記載“人以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以見(jiàn)興替”．表明我們的祖先就會(huì)用磨光的銅面作為鏡子，觀察自己的像．人在銅鏡中所成的像是
A．縮小的實(shí)像 B．等大的實(shí)像
C．放大的虛像 D．等大的虛像
【答案】D
【詳解】銅鏡所成的像是由于光的反射形成的，屬于平面鏡成像．根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，像與物大小相等，像與物到鏡面的距離相等，是等大的虛像．故選項(xiàng)D正確為答案．選項(xiàng)A、B、C不符合題意．
6．一束光線入射到平面鏡上發(fā)生反射，若反射角為30°，則入射角為（　　）
A．0° B．30° C．45° D．90°
【答案】B
【詳解】根據(jù)光的反射定律可知，反射角=入射角=30°。所以反射角為30°時(shí)，入射角為30°，故選B。
二、填空題
7．據(jù)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種特殊的隱形物質(zhì)，在空氣中沿_______傳播的光，射到該物質(zhì)表面上時(shí)會(huì)順著物質(zhì)表面“流走”，從而無(wú)法讓光在其表面發(fā)生_______，因此旁人看不到它．
【答案】 直線 反射
【詳解】光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，故在空氣中光沿直線傳播，當(dāng)光射到隱形物質(zhì)表面上時(shí)會(huì)順著物質(zhì)表面“流走”，從而無(wú)法讓光在其表面發(fā)生反射，而我們能看到不發(fā)光的物體是因?yàn)椴话l(fā)光物體反射的光進(jìn)入我們的眼睛，現(xiàn)在因隱形物質(zhì)不發(fā)生反射因此旁人看不到它．
點(diǎn)睛：本題考查學(xué)生獲取信息的能力，題目不難但易錯(cuò)，學(xué)生很難理解光無(wú)法在物體上發(fā)生反射的現(xiàn)象．
8．如果你在一個(gè)非常小的平面鏡中看到了另一個(gè)同學(xué)的眼睛，那么該同學(xué)_________（選填“能”或“不能”）通過(guò)這平面鏡看到你的眼睛，這是因?yàn)開(kāi)__________．
【答案】 可以 光路是可逆的
【詳解】根據(jù)光路可逆的特點(diǎn)解答．
如果你在一塊平面鏡中看到一位同學(xué)的眼睛，那么，這位同學(xué)也可以通過(guò)這面鏡子看到你的眼睛．
這是因?yàn)楣饴肥强赡娴模垂饩€若從A點(diǎn)經(jīng)過(guò)反射能夠到B點(diǎn)，則光線在B點(diǎn)逆著原來(lái)的光線也能反射到達(dá)A點(diǎn)．
9．如圖所示是一種液面升降監(jiān)測(cè)裝置原理圖．點(diǎn)光S發(fā)出的一束激光與水平液面成50°角射向平靜的液面，入射光線與反射光線的夾角為_(kāi)_____；光經(jīng)液面反射后射到液面上方水平標(biāo)尺上的點(diǎn)，當(dāng)液面下降時(shí)，光點(diǎn)將_______(選填“向左”、“向右”或“不會(huì)”)移動(dòng)．
【答案】 80° 向右
【詳解】由“激光與水平液面成50°角射向平靜的液面”，可得入射角為90°-50°=40°．因反射角等于入射角，所以反射角也為40°，則入射光線與反射光線的夾角為80°；當(dāng)液面發(fā)生變化，下降時(shí)，由于入射角的大小不變，所以反射光線與原來(lái)的反射光線平行；反射光斑將向右移到A的位置，如圖所示
10．奧運(yùn)會(huì)的圣火采集器是一個(gè)凹面鏡，太陽(yáng)光經(jīng)凹面鏡_______后會(huì)聚，使置于凹面鏡_________上的火炬被點(diǎn)燃．
【答案】 反射 焦點(diǎn)
【分析】凹面鏡屬于球面鏡的一種，是采用球的內(nèi)表面做反射面的，對(duì)光線有會(huì)聚作用．
【詳解】太陽(yáng)光經(jīng)凹面鏡反射后，反射光線會(huì)會(huì)聚在焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)上的溫度極高，將火炬點(diǎn)燃．
三、作圖題
11．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
【答案】
【分析】反射光線跟入射光線、法線在同一平面內(nèi)；反射光線、入射光線分居在法線兩側(cè)；反射角等于入射角．
【詳解】過(guò)入射點(diǎn)作水平線（即法線），根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線，反射光線與水平鏡面的交點(diǎn)為二次反射點(diǎn)，再過(guò)二次反射點(diǎn)作豎直線（即法線），然后再根據(jù)反射角等于入射角作與原來(lái)入射光線平行的反射光線．如圖所示：
12．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
【答案】
【分析】光的反射定律：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角．
【詳解】經(jīng)過(guò)入射點(diǎn)作出法線，根據(jù)反射角與入射角相等作出反射光線，如圖所示：
13．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
【答案】
【分析】光的反射定律：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角．
【詳解】由光的反射定律可知，反射角等于入射角，所以先做出反射光線與入射光線的夾角的平分線，然后再過(guò)入射點(diǎn)作這個(gè)角平分線的垂線即可得到平面鏡，如下圖所示：
四、實(shí)驗(yàn)題
14．小明、小剛在做“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖所示，將平面鏡M放在水平桌面上，E、F是兩塊粘接起來(lái)的硬紙板，垂直于鏡面且可繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)．
（1）如圖（a），當(dāng)E、F在同一平面上時(shí)，讓入射光線AO沿紙板E射向鏡面，在F上可看到反射光線OB，小明測(cè)出入射角和反射角的大小，便立即得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：反射角等于入射角．你認(rèn)為這樣得出結(jié)論______ （選填“合理”或“不合理”），原因是______ ．
（2）如圖（b），以法線ON為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)，在F上_____ （選填“能”或“不能”）看到反射光線OB，這樣做的目的是為_(kāi)______ ．
（3）小剛在探究反射角和入射角之間的關(guān)系時(shí)，三次改變?nèi)肷浣牵ā螦ON ）的大小，實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)如下表，他根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論與其他同學(xué)不一致，請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析小明實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因________．
【答案】 不合理 憑一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論有偶然性，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 不能 探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面上 把反射光線與鏡面的夾角當(dāng)成了反射角
【分析】（1）為避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，應(yīng)多做幾次試驗(yàn)，然后才可以得出結(jié)論；
（2）實(shí)驗(yàn)要探究反射角和入射角的關(guān)系，還要探究反射光線、入射光線、法線是否共面；
（3）由反射角應(yīng)等于入射角分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因．
【詳解】（1）他的結(jié)論不合理．實(shí)驗(yàn)有偶然性，不能只由一組數(shù)據(jù)就得出結(jié)論，憑一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論有偶然性，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；
（2）以O(shè)N為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在白紙板上不能看到反射光線，是因?yàn)榧埌錙B面和反射光線以及法線不在同一個(gè)平面上，以法線ON為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)，這樣做的目的是為了探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)；
（3）根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射光線與法線的夾角，入射角是入射光線與法線的夾角；當(dāng)入射角分別為20°、30°、50°時(shí)，反射光線與法線的夾角，即反射角也應(yīng)分別是20°、30°、50°，而70°，60°，40°正好是反射光線與鏡面的夾角，所以可知出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因是把反射光線與鏡面的夾角當(dāng)成了反射角．8.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究光的反射規(guī)律
知識(shí)梳理
知識(shí)點(diǎn)1:光的反射
光的反射現(xiàn)象
光能夠發(fā)光,其發(fā)出的光進(jìn)入我們的眼睛,我們便可看見(jiàn)光。但有些物體不是光,如桌面、玻璃、水、課本等常見(jiàn)的物體,我們?yōu)槭裁匆材芸吹剿鼈兡?原來(lái)這些物體的表面都會(huì)反射光。光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會(huì)發(fā)生反射。像這樣光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時(shí),都會(huì)有一部分光返回到原來(lái)的介質(zhì)中傳播,這種現(xiàn)象稱為光的反射。我們能夠看到不發(fā)光的物體,就是因?yàn)楸凰鼈兎瓷涞墓膺M(jìn)入了眼睛而引起視覺(jué)的緣故。
知識(shí)點(diǎn)2:光的反射定律
1.如圖所示,由激光手電筒射向平面鏡的光線叫入射光線,經(jīng)平面鏡反射回來(lái)的光線叫反射光線,入射光線在鏡子上的投射點(diǎn)O叫入射點(diǎn),過(guò)入射點(diǎn)與鏡面垂直的直線叫法線,入射光線與法線的夾角叫入射角,反射光線與法線的夾角叫反射角。
2.光的反射定律實(shí)驗(yàn)
提出問(wèn)題 光反射時(shí)遵循什么規(guī)律 反射光線和入射光線有什么關(guān)系 反射角和入射角的大小有什么關(guān)系
假設(shè)猜想
[猜想一] 反射光線與入射光線在法線兩側(cè)但不在同一平面內(nèi);反射角小于入射角。
[猜想二] 反射光線與入射光線在法線兩側(cè)且在同一平面內(nèi);反射角等于入射角。
[猜想三] 反射光線與入射光線在法線同側(cè),不在同一平面內(nèi);反射角小于入射角。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究
[思考] (1)探究反射光線與入射光線的位置關(guān)系時(shí),應(yīng)如何讓激光沿規(guī)定方向入射,且能用平面紙板顯示出其入射的徑跡來(lái)
(2)應(yīng)如何確定反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)
(3)探究反射角與入射角的大小關(guān)系時(shí),如何量取角的大小 需進(jìn)行多少次對(duì)應(yīng)角大小的測(cè)量
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案] (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)中觀察到的反射光線與入射光線的位置,確定光的反射中三線間的關(guān)系;通過(guò)量取對(duì)應(yīng)的兩角的大小,確定反射角與入射角的大小關(guān)系。
(2)實(shí)驗(yàn)器材:激光筆、平面鏡、能豎立的白紙板(可繞中接縫彎折)、直尺、鉛筆、量角器。
(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①如圖甲所示,把一塊平面鏡放在桌面上,再把一張白紙板豎直地立在平面鏡上,紙板上的直線ON垂直于鏡面。
②打開(kāi)激光筆,讓激光束貼著紙板EN面沿某一角度射到O點(diǎn),在紙板的另一半面NF上看到反射光線。繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)平面NF,結(jié)果在NF面上看不到反射光線,如圖乙所示。
③如圖所示,調(diào)整EN與NF為同一個(gè)平面,讓入射光線以某一角度射到O點(diǎn),經(jīng)平面鏡反射,沿另一個(gè)方向射出,在紙板上用筆描出入射光和反射光的徑跡,取下紙板,用量角器測(cè)量ON兩側(cè)的入射角i和反射角r,將數(shù)據(jù)記在下表中。
入射角i 反射角r
第一次
第二次
第三次
④改變?nèi)肷浣堑拇笮?重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 分析實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和表中數(shù)據(jù)可得:在反射現(xiàn)象中,反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi);反射光線、入射光線分居法線兩側(cè);反射角等于入射角。
注意事項(xiàng) 本實(shí)驗(yàn)要對(duì)測(cè)得的角度數(shù)值及時(shí)記錄,不能實(shí)驗(yàn)結(jié)束了才去回憶實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)中,為了更方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可事先在白紙板上以點(diǎn)O為角的頂點(diǎn),以直線ON(法線)為角的一邊,在左、右兩側(cè)對(duì)稱地畫出幾個(gè)角度相等的入射角和反射角,標(biāo)注角度。實(shí)驗(yàn)中可讓激光筆沿選擇的入射光線(角的邊)入射,確認(rèn)反射光線后,讀出相應(yīng)的入射角和反射角即可,這樣做省時(shí)省力。
3.在光的反射中,光路是可逆的
如圖甲所示,讓白紙板豎直放在水平放置的平面鏡上,讓激光束沿某一角度入射到鏡面上,用筆描繪入射光線和反射光線的徑跡。讓激光束逆著反射光線的徑跡入射,發(fā)現(xiàn)其反射光線逆著原來(lái)入射光線的徑跡出射,如圖乙所示。這說(shuō)明,在反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。例如,我們可以通過(guò)平面鏡相互看到對(duì)方的眼睛,就是光路可逆的一個(gè)例證。
易錯(cuò)警示 關(guān)于光的反射定律,需要注意:①一條反射光線必定有一條入射光線對(duì)應(yīng);②反射角和入射角都是指各自的光線與法線的夾角,決不能把它們與反射面的夾角當(dāng)成反射角和入射角;反射角隨入射角的改變而改變,入射角增大,反射角也增大,入射角減小,反射角也減小;③敘述定律時(shí),一定要先說(shuō)“反射”后說(shuō)“入射”,這個(gè)邏輯關(guān)系別顛倒;④當(dāng)入射光線垂直射到反射面上時(shí),光線按原路返回,此時(shí)反射光線、入射光線和法線三線重合,入射角等于0°,反射角也等于0°,鏡面將光的傳播方向改變了180°。
巧記速記 運(yùn)用光的反射定律解答有關(guān)問(wèn)題時(shí),正確記憶光的反射定律的內(nèi)容是前提,可將此定律內(nèi)容簡(jiǎn)記為“三線共面,兩線分居,兩角相等”。“三線共面”是指反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi);“兩線分居”是指反射光線、入射光線分居法線兩側(cè);“兩角相等”是指反射角等于入射角。
知識(shí)點(diǎn)3:鏡面反射和漫反射
晚上,在桌子上鋪一張白紙,將一小塊平面鏡鏡面朝上平放在紙上,讓手電筒的光垂直正對(duì)平面鏡照射,從側(cè)面看,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)白紙比鏡子亮。這是為什么呢 原來(lái),當(dāng)一束光射到光滑的鏡面上時(shí)就會(huì)發(fā)生鏡面反射,垂直入射到鏡面的光被垂直反射回去,而反射到其他方向的光極少。從側(cè)面看,鏡面反射的光基本上沿原路返回,很少有光線反射到眼中,故看上去較暗。由于白紙表面凹凸不平,照射到白紙上的光便發(fā)生漫反射,反射光射向各個(gè)方向,反射光能進(jìn)入我們的眼中,所以從側(cè)面看到白紙較亮。
平滑表面的反射為鏡面反射,如圖甲所示,平行入射的光線,反射后平行射出,集中射向一個(gè)方向,發(fā)生的是鏡面反射;粗糙表面的反射為漫反射,如圖乙所示,平行入射的光線,反射后射向四面八方,發(fā)生的是漫反射。
鏡面反射和漫反射在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。日常生活中見(jiàn)到的絕大多數(shù)物體發(fā)生的是漫反射,使我們能從各個(gè)角度看到物體。如教室黑板用粗糙表面,電影銀幕用粗白布等;而平靜的水面、拋光的金屬表面、家庭用的梳妝鏡等則是鏡面反射的應(yīng)用。光的反射也有其不好的一面,例如由于光的反射所造成的光污染等。
易錯(cuò)警示 (1)物體表面光滑時(shí)發(fā)生鏡面反射;物體表面粗糙時(shí),發(fā)生漫反射。(2)發(fā)生光的反射時(shí),每一條入射光線都對(duì)應(yīng)著一條反射光線,無(wú)論是鏡面反射還是漫反射,每一條光線都遵守光的反射定律。
基礎(chǔ)訓(xùn)練
一、單選題
1．下列成語(yǔ)所描繪的光現(xiàn)象中，由于光的反射形成的是
A．海市蜃樓 B．立竿見(jiàn)影 C．杯弓蛇影 D．鑿壁借光
2．雨后的夜晚，當(dāng)你迎著月光行走在有積水的路上，為了避讓水洼，應(yīng)走“較暗”的地面．這是因?yàn)楣庠冢ā　。?br/>A．地面發(fā)生鏡面反射 B．地面發(fā)生漫反射
C．水面發(fā)生漫反射 D．水面不發(fā)生反射
3．下列光現(xiàn)象中，屬于鏡面反射的是
A．在不同方向都能看見(jiàn)點(diǎn)燃的蠟燭火焰 B．太陽(yáng)光照在地面的玻璃片上形成刺眼的光束
C．人在船上看見(jiàn)水中的魚 D．全班同學(xué)都能看見(jiàn)教室黑板上的字跡
4．在做“研究光的反射實(shí)驗(yàn)”時(shí)，如圖所示，將一束光沿MO射向鏡面，則反射光的方向是
A．OA B．OB C．OC D．OD

5．在《資治通鑒》中記載“人以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以見(jiàn)興替”．表明我們的祖先就會(huì)用磨光的銅面作為鏡子，觀察自己的像．人在銅鏡中所成的像是
A．縮小的實(shí)像 B．等大的實(shí)像
C．放大的虛像 D．等大的虛像
6．一束光線入射到平面鏡上發(fā)生反射，若反射角為30°，則入射角為（　　）
A．0° B．30° C．45° D．90°
二、填空題
7．據(jù)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種特殊的隱形物質(zhì)，在空氣中沿_______傳播的光，射到該物質(zhì)表面上時(shí)會(huì)順著物質(zhì)表面“流走”，從而無(wú)法讓光在其表面發(fā)生_______，因此旁人看不到它．
8．如果你在一個(gè)非常小的平面鏡中看到了另一個(gè)同學(xué)的眼睛，那么該同學(xué)_________（選填“能”或“不能”）通過(guò)這平面鏡看到你的眼睛，這是因?yàn)開(kāi)__________．
9．如圖所示是一種液面升降監(jiān)測(cè)裝置原理圖．點(diǎn)光S發(fā)出的一束激光與水平液面成50°角射向平靜的液面，入射光線與反射光線的夾角為_(kāi)_____；光經(jīng)液面反射后射到液面上方水平標(biāo)尺上的點(diǎn)，當(dāng)液面下降時(shí)，光點(diǎn)將_______(選填“向左”、“向右”或“不會(huì)”)移動(dòng)．
10．奧運(yùn)會(huì)的圣火采集器是一個(gè)凹面鏡，太陽(yáng)光經(jīng)凹面鏡_______后會(huì)聚，使置于凹面鏡_________上的火炬被點(diǎn)燃．
三、作圖題
11．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
12．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
13．根據(jù)光的反射定律，完成下圖中的光路圖（畫出準(zhǔn)確的反射光線或是確定反射面）．
( )
四、實(shí)驗(yàn)題
14．小明、小剛在做“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖所示，將平面鏡M放在水平桌面上，E、F是兩塊粘接起來(lái)的硬紙板，垂直于鏡面且可繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)．
（1）如圖（a），當(dāng)E、F在同一平面上時(shí)，讓入射光線AO沿紙板E射向鏡面，在F上可看到反射光線OB，小明測(cè)出入射角和反射角的大小，便立即得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：反射角等于入射角．你認(rèn)為這樣得出結(jié)論______ （選填“合理”或“不合理”），原因是______ ．
（2）如圖（b），以法線ON為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)，在F上_____ （選填“能”或“不能”）看到反射光線OB，這樣做的目的是為_(kāi)______ ．
（3）小剛在探究反射角和入射角之間的關(guān)系時(shí)，三次改變?nèi)肷浣牵ā螦ON ）的大小，實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)如下表，他根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論與其他同學(xué)不一致，請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析小明實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因________．

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