内容正文:
4.2 光的反射(解析版)
本节学习目标
1.了解光在物体表面可以发生反射;
2.掌握光的反射定律,并能用光的反射定律解决实际问题;
3.理解在反射现象中光路的可逆性;
4.知道镜面反射和漫反射的区别。
要点一 光的反射
1.光的反射:光射向物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射。
2.基本概念:
一点
入射点
光线射到镜面上的点,用“O”表示。
三线
法线
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON
入射光线
射到反射面上的光线,如图AO。
反射光线
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,如图所示“i”
反射角
反射光线与法线的夹角,如图所示“r”。
要点诠释:
(1) 入射角和反射角分别是指,入射光线和法线的夹角,反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和平面镜的夹角。
(2) 法线是过入射点垂直平面镜的虚线,是为了研究问题方便引入的。
(3) 入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入射光线AO,反射光线OB。
(4) 发生反射现象时,光又反射回原介质中,所以光的传播速度不变,传播方向发生改变。
(5) 我们能够看到不发光的物体是因为光的反射,反射光射入了我们的眼睛。如下图所示:
【例】光射到两种物质的界面上发生反射时,下列说法中正确的是( )。
A.反射光线和入射光线居法线的一侧;
B.光在反射时,有时反射角不等于入射角;
C.反射光线跟入射光线和法线在同一平面内
D.反射光线跟入射光线和法线不在同一平面内
【答案】C。
【解析】A、反射光线和入射光线应该分居法线的两侧,所以不合题意;B、反射角应该始终等于入射角,所以不合题意;C、与光的反射定律一致,所以符合题意;D、任何时候都应该“三线共面”,所以不合题意;故选C。
【考点分析】反射定律是经过大量实践验证的,熟记光的反射定律的内容,才能准确判断光线的传播特点。
【变式1】光线射到水平放置的平面镜上与镜面成60°角,当入射角增加5°后,则( )。
A.反射光线与入射光线的夹角为10° B.反射光线与入射光线的夹角为65°
C.反射角为35° D.反射角为65°
【答案】C。
【解析】根据光的反射定律,入射光线与镜面的夹角为60°,则入射角为90°-60°=30°,反射角等于入射角也等于30°;当入射角增大5°时,则入射角变为30°+5°=35°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角也变为35°。则反射光线与入射光线的夹角为70°,选项C正确。
【点睛】首先明确法线、入射角、反射角,垂直于镜面的直线叫做法线,入射光线与法线的夹角叫入射角,反射光线与法线的夹角叫反射角;再次根据题意画图;最后根据反射定律和几何知识解答。
【考点分析】本题主要考查的是光的反射定律的应用,以及利用反射定律对反射角和入射角进行计算。
【变式2】如图所示,在暗室中用手电筒照射挂在白色温墙上的小镜子,这时看到被照射部分( )。
A.墙和镜子都是黑色的 B.墙和镜子都是白色的
C.墙是黑色的,镜子是白色的 D.墙是白色的,镜子是黑色的
【答案】D。
【解析】镜子表面很平,光线照射时,表面会发生镜面反射,从照射角度看,几乎没有光线进入人的眼睛,感觉平面镜是暗的;墙面凹凸不平,当有光线照射时,发生漫反射反射光线射向四面八方,从侧面看,有一部分光线进入人的眼睛,感觉墙是白色的。
【点睛】镜面反射是光线平行入射平行反射;漫反射是光线平行入射不平行反射,而是射向四面八方,墙壁和小镜子都不能发光,能看到它们是由于反射光线进入眼睛,反射光线进入眼睛越多,看上去越亮。
【考点分析】题目主要考察了镜面反射和漫反射的不同。
【变式3】如图所示,一束光斜射到平面镜上,请画出AO的反射光线,并标明入射角、反射角的大小。
【解析】第一步:根据法线垂直平面镜,做出法线;
第二步:确定入射角的大小,入射光线与镜面的夹角是30°,所以入射角是60°。
第三步:根据反射定律,反射角等于入射角也为60°。如下图所示:
【考点分析】根据反射定律作图时,关键是熟练掌握光的反射定律的内容,并搞清反射角与入射角的概念,知道反射角等于入射角。
要点二 光的反射规律实验
1.实验探究
(1)提出问题:光在反射时遵循什么规律?(反射光沿什么方向射出)
(2)实验器材:激光笔、白色硬纸板、平面镜、量角器等。
(3)实验步骤:
①把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,如图甲所示:
②