8.2 学生实验：探究光的反射规律讲义 ---2023-2024学年京改版物理八年级全一册

8.2 学生实验：探究光的反射规律 知识梳理 知识点1:光的反射 光的反射现象 光能够发光,其发出的光进入我们的眼睛,我们便可看见光。但有些物体不是光,如桌面、玻璃、水、课本等常见的物体,我们为什么也能看到它们呢?原来这些物体的表面都会反射光。光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。像这样光从一种介质射向另一种介质表面时,都会有一部分光返回到原来的介质中传播,这种现象称为光的反射。我们能够看到不发光的物体,就是因为被它们反射的光进入了眼睛而引起视觉的缘故。 知识点2:光的反射定律 1.如图所示,由激光手电筒射向平面镜的光线叫入射光线,经平面镜反射回来的光线叫反射光线,入射光线在镜子上的投射点O叫入射点,过入射点与镜面垂直的直线叫法线,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。 2.光的反射定律实验 提出问题 光反射时遵循什么规律?反射光线和入射光线有什么关系?反射角和入射角的大小有什么关系? 假设猜想 [猜想一] 反射光线与入射光线在法线两侧但不在同一平面内;反射角小于入射角。 [猜想二] 反射光线与入射光线在法线两侧且在同一平面内;反射角等于入射角。 [猜想三] 反射光线与入射光线在法线同侧,不在同一平面内;反射角小于入射角。 实验设计探究 [思考] (1)探究反射光线与入射光线的位置关系时,应如何让激光沿规定方向入射,且能用平面纸板显示出其入射的径迹来? (2)应如何确定反射光线与入射光线是否在同一平面内? (3)探究反射角与入射角的大小关系时,如何量取角的大小?需进行多少次对应角大小的测量? [实验设计方案] (1)实验目的:通过实验中观察到的反射光线与入射光线的位置,确定光的反射中三线间的关系;通过量取对应的两角的大小,确定反射角与入射角的大小关系。 (2)实验器材:激光笔、平面镜、能竖立的白纸板(可绕中接缝弯折)、直尺、铅笔、量角器。 (3)实验步骤:①如图甲所示,把一块平面镜放在桌面上,再把一张白纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。 ②打开激光笔,让激光束贴着纸板EN面沿某一角度射到O点,在纸板的另一半面NF上看到反射光线。绕ON转动平面NF,结果在NF面上看不到反射光线,如图乙所示。 ③如图所示,调整EN与NF为同一个平面,让入射光线以某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹,取下纸板,用量角器测量ON两侧的入射角i和反射角r,将数据记在下表中。 入射角i 反射角r 第一次 第二次 第三次 ④改变入射角的大小,重复上述实验两次。 实验结论 分析实验中的现象和表中数据可得:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。 注意事项 本实验要对测得的角度数值及时记录,不能实验结束了才去回忆实验数据。本实验中,为了更方便地进行实验,可事先在白纸板上以点O为角的顶点,以直线ON(法线)为角的一边,在左、右两侧对称地画出几个角度相等的入射角和反射角,标注角度。实验中可让激光笔沿选择的入射光线(角的边)入射,确认反射光线后,读出相应的入射角和反射角即可,这样做省时省力。 3.在光的反射中,光路是可逆的 如图甲所示,让白纸板竖直放在水平放置的平面镜上,让激光束沿某一角度入射到镜面上,用笔描绘入射光线和反射光线的径迹。让激光束逆着反射光线的径迹入射,发现其反射光线逆着原来入射光线的径迹出射,如图乙所示。这说明,在反射现象中,光路是可逆的。例如,我们可以通过平面镜相互看到对方的眼睛,就是光路可逆的一个例证。 易错警示 关于光的反射定律,需要注意:①一条反射光线必定有一条入射光线对应;②反射角和入射角都是指各自的光线与法线的夹角,决不能把它们与反射面的夹角当成反射角和入射角;反射角随入射角的改变而改变,入射角增大,反射角也增大,入射角减小,反射角也减小;③叙述定律时,一定要先说“反射”后说“入射”,这个逻辑关系别颠倒;④当入射光线垂直射到反射面上时,光线按原路返回,此时反射光线、入射光线和法线三线重合,入射角等于0°,反射角也等于0°,镜面将光的传播方向改变了180°。 巧记速记 运用光的反射定律解答有关问题时,正确记忆光的反射定律的内容是前提,可将此定律内容简记为“三线共面,两线分居,两角相等”。“三线共面”是指反射光线、入射光线、法线在同一平面内;“两线分居”是指反射光线、入射光线分居法线两侧;“两角相等”是指反射角等于入射角。 知识点3:镜面反射和漫反射 晚上,在桌子上铺一张白纸,将一小块平面镜镜面朝上平放在纸上,让手电筒的光垂直正对平面镜照射,从侧面看,我们会发现白纸比镜子亮。这是为什么呢?原来,当一束光射到光滑的镜面上时就会发生镜面反