内容正文:
第三章 光和眼睛
课时3.2 光的反射定律
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。
4.2.6 探究光的反射定律。
物理观念:了解光的反射现象。认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
科学思维:理解反射现象中光路的可逆性。了解什么是镜面反射,什么是漫反射。
科学探究:通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。用光的反射解释一些简单现象。
科学态度与责任:在探究光的反射规律过程中培养学生的科学态度。密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。
知识点一、光的反射现象和光的反射规律
1.光在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象,叫做_________。
2.如图所示是光射到物体表面发生反射时的情况,则AO为_________光线,OB为_________光线,ON为_________线,∠α为_________,∠β为_________。
3.光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在_________平面内,反射光线和入射光线分别位于_________两侧,反射角_________入射角。这就是光的反射定律。在光的反射现象中,光路是_________的。
4.如图所示,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角及其度数。
典例01 一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
知识点二、镜面反射与漫反射
1.平行光线经反射后,反射光线还是平行的,这种反射叫做_________。粗糙不平的表面将平行入射的光向各个方向反射,这种反射叫做_________。
2.为什么黑板反光看不清字?
因为黑板比较光滑,射到上面的光接近发生_________反射,从而射向某一方向的同学眼睛中的光线较_________(选填“强”或“弱”),而粉笔字很_________,射到它上面的光发生_________反射,进入这一方向的同学眼睛中的光很_________(选填“强”或“弱”),所以觉得有些耀眼而看不清字。
典例02 如图,晚上在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射。此时,从侧面看去白纸比较 ,因为光在白纸表面发生 ;如果眼睛挨着手电筒正对着桌面往下看,则 比较亮。
知识点三、光的反射应用
1.光的反射不仅广泛应用在生活中,还常应用在许多高新技术中。红宝石激光器的红宝石两端被磨成一对平行的平面镜,使很强的激光经多次_________,形成激光束;人造卫星利用_________,在遥远的太空探测地面的河流和森林,估计农作物的产量;光纤利用光的反射_________;等等。
2.光明是人们祈求的,但有时光也会损害人的视觉和身心健康,成为光污染。下列现象中会造成光污染的是( )
A.汽车车窗玻璃上贴太阳膜 B.城市建筑大面积安装玻璃幕墙
C.晚上学习时用护眼台灯 D.用塑料薄膜建造温室大棚
典例02 如图所示是2022年4月在荷兰阿尔梅勒世界园艺博览会上拍摄的中国竹园的展馆景象,“中国竹园”凭借其融合中国传统文化和现代工艺于一体的独特风格而备受瞩目。竹房在水中的“倒影”是光的______形成的,水中的“竹房”是______(选填“实”或“虚”)像。
问题一:光的反射
【典例1】如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,则小聪观察小猫的光路的入射角是_______度,此现象说明光在反射时,光路是的_______。
【解题思路】光的反射定律及应用
【答案】30 可逆的
【大招快解】 两条光线的夹角为 60°,根据光的反射定律可知,反射角等于入射角等于30°;小聪能看到小猫,小猫也能看到小聪,此现象说明光在反射时,光路是可逆的。
【变式1-1】小悦学习了声与光的物理知识后,对它们进行了对比总结,下列说法中错误的是( )
A.声不能在真空中传播,光能在真空中传播
B.声和光都可以传递信息和能量
C.光在真空中传播速度是340m/s
D.声和光遇到“障碍物”都会发生反射
【变式1-2】如图所示,一束光线与镜面成30°角射向平面镜。请作出反射光线并标出反射角的度数。
【变式1-3】如图甲是探究光的反射定律实验装置,在平面镜上放置一块硬纸板,由可以绕ON转折的E、F 两部分组成。
实验次数
1
2
3
4
入射角
15°
35°
45°
60°
反射角
15°
55°
45°
60°
(1)为了从不同方向都能看到硬纸板上光的径迹,应选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的硬纸板;
(2)组装器材时,你认为硬纸板与平面镜的位置关系是 ;
(3)如图乙,若想在硬纸板上同时呈现反射光和入射光,你的操作是: ;
(4)多次实验记录数据如表所示,在分析数据时,发现表格中一组数据有误,这组数据是第 组;
(5)在进行实验评估时,小明认为:当光垂直入射时,不存在反射光。你认为他的观点是否正确并说明理由 。
【基础强化】
1.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
2.因为有了光,自然界才绚丽多彩。如图所示,在平静的水面,国家大剧院和它的倒影相映成趣,宛如一个巨大的蛋壳。下列成语与图中倒影形成原理相同的是( )
A.立竿见影 B.形影不离 C.镜花水月 D.凿壁偷光
3.传说中有一种鸟叫衔枝鸟,它能靠一小截树枝成功地飞越太平洋。它飞行时,把树枝衔嘴里,累了时,就把树枝放在水里,站在上面休息。当飞行时以树枝为参照物,衔枝鸟是 的;当衔枝鸟站在树枝上休息时,由于 在水中将会出现它美丽的倒影。
4.电影《志愿军:雄兵出击》在全国影院热映,幽暗的电影院里银幕上(非电子屏)的画面很亮,如图所示。各个位置上的观众都能看到清晰的电影画面,是因为光在银幕上发生了 的缘故,电影的声音是通过 传到观众耳朵的。
5.如图所示,平面镜M水平放置,白色纸板竖直地立在平面镜上。纸板由A、B两部分组成,使一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点,只有当纸板B翻折至图中位置时,才能观察到纸板B上呈现反射光线,可知反射光线、入射光线和法线在 ,此时角度α为40°,则β为 ,将一束光沿FO方向入射,则反射光将沿 方向射出。
6.晚上,小明在桌面上铺一张白纸,将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上,用手电筒正对着平面镜照射,如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是 (选填“白纸”或“平面镜”),这是因为手电筒的光照射到其表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
7.用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的 现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由 混合而成的。
8.某学校在操场举行开学典礼时,进行升国旗奏国歌仪式。操场上的同学们从不同方向都能看到五星红旗缓缓升起,是由于光照射到五星红旗上发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);同学们听到的国歌奏乐声是通过 传播到耳中的。
【素养提升】
9.一束光与水平地面的夹角为30°,照到平面镜后发生反射,若使反射光线与地面平行,则平面镜与地面的夹角( )
A.一定是15° B.一定是30°
C.可能是75° D.可能是90°
10.作图题。
(1)如图,画出反射光线,并标出反射角的度数。
(2)航关员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察。乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角。(保留作图痕迹)
11.如图在“探究光的反射规律”时,小李进行了如甲所示的实验。
(1)小李将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持 ,白色的硬纸板表面应尽可能 (选填“光滑”或“粗糙”)。
(2)小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,此时,反射光 (选填“存在”或“不存在”);说明反射光线、入射光线和法线在 (选填“同一”或“不同”)平面内。
(3)如图甲所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光FO射向镜面时,此时的反射光将沿着OE方向射出,说明光发生反射时光路是 。
12.小明用一面小镜子将教室外的阳光反射进室内,调整小镜子的摆放角度,发现阳光照进教室的位置随之发生改变,小明进而思考光的反射是否会遵循一定的规律.在老师的指导下,小明利用激光笔、光屏、平面镜等器材,组装了如图所示的实验装置。
(1)调整光屏使其与水平桌面上的平面镜 ,为便于观察实验现象,实验应在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。
(2)使一束激光紧贴着光屏入射到O点,这样操作的目的是 。
(3)实验中让入射光线远离法线,将会观察到反射光线也远离法线,由此可以判断小明利用小镜子反射阳光,其位置发生改变的原因是 。
【能力培优】
13.两个互相垂直的平面镜组成了激光反射器,如图所示。如果入射光线方向不变,反射器绕O点向顺时针方向转过45°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.90° B.45° C.22.5° D.0°
14.如图所示,平面镜M与N的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路回,则两平面镜之间的夹角θ不可能是( )
A.4o B.3o C.2o D.1o
15.如图所示为某一条入射光经平面镜反射后的路径,保持入射光线不变,通过调整平面镜使反射光线射向P点( )
A.平面镜向右平移
B.调整后反射角和入射角大小不再相等
C.平面镜应该绕支点逆时针转动
D.平面镜应该绕支点顺时针转动
16.如图所示,装有水的长方体水槽水平放置,固定在左壁上的激光笔发出的一束光射到水面上的O点,如图所示,反射光在水槽右壁上S点形成一个亮斑(图中未画出),若水面上升1cm,反射光在水槽右壁上S'点形成一个亮斑,则S'点和S点之间的距离是 cm。
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第三章 光和眼睛
课时3.2 光的反射定律
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。
4.2.6 探究光的反射定律。
物理观念:了解光的反射现象。认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
科学思维:理解反射现象中光路的可逆性。了解什么是镜面反射,什么是漫反射。
科学探究:通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。用光的反射解释一些简单现象。
科学态度与责任:在探究光的反射规律过程中培养学生的科学态度。密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。
知识点一、光的反射现象和光的反射规律
1.光在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象,叫做光的反射。
2.如图所示是光射到物体表面发生反射时的情况,则AO为入射光线,OB为反射光线,ON为法线,∠α为入射角,∠β为反射角。
3.光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。这就是光的反射定律。在光的反射现象中,光路是可逆的。
4.如图所示,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角及其度数。
典例01 一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
知识点二、镜面反射与漫反射
1.平行光线经反射后,反射光线还是平行的,这种反射叫做镜面反射。粗糙不平的表面将平行入射的光向各个方向反射,这种反射叫做漫反射。
2.为什么黑板反光看不清字?
因为黑板比较光滑,射到上面的光接近发生镜面反射,从而射向某一方向的同学眼睛中的光线较强(选填“强”或“弱”),而粉笔字很粗糙,射到它上面的光发生漫反射,进入这一方向的同学眼睛中的光很弱(选填“强”或“弱”),所以觉得有些耀眼而看不清字。
典例02 如图,晚上在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射。此时,从侧面看去白纸比较 ,因为光在白纸表面发生 ;如果眼睛挨着手电筒正对着桌面往下看,则 比较亮。
【答案】 亮 漫反射 平面镜
【解析】[1][2][3]晚上在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射。此时,光在平面镜表面发生镜面反射,反射光线几乎全部竖直反射回去,从侧面看,几乎没有光线进入人眼;光在白纸表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,从侧面看,有一部分光线进入人眼,所以,从侧面看去白纸比较亮。如果眼睛挨着手电筒正对着桌面往下看,有大量平面镜反射的光线进入人眼,则平面镜比较亮。
知识点三、光的反射应用
1.光的反射不仅广泛应用在生活中,还常应用在许多高新技术中。红宝石激光器的红宝石两端被磨成一对平行的平面镜,使很强的激光经多次反射,形成激光束;人造卫星利用光的反射,在遥远的太空探测地面的河流和森林,估计农作物的产量;光纤利用光的反射传输信息;等等。
2.光明是人们祈求的,但有时光也会损害人的视觉和身心健康,成为光污染。下列现象中会造成光污染的是( B )
A.汽车车窗玻璃上贴太阳膜 B.城市建筑大面积安装玻璃幕墙
C.晚上学习时用护眼台灯 D.用塑料薄膜建造温室大棚
典例02 如图所示是2022年4月在荷兰阿尔梅勒世界园艺博览会上拍摄的中国竹园的展馆景象,“中国竹园”凭借其融合中国传统文化和现代工艺于一体的独特风格而备受瞩目。竹房在水中的“倒影”是光的______形成的,水中的“竹房”是______(选填“实”或“虚”)像。
【答案】 反射 虚
【解析】[1]竹房在水中的“倒影”,属于平面镜成像,是由光的反射形成的。
[2]水中的“竹房”并不是由实际光线会聚而成的,因而是虚像。
问题一:光的反射
【典例1】如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,则小聪观察小猫的光路的入射角是_______度,此现象说明光在反射时,光路是的_______。
【解题思路】光的反射定律及应用
【答案】30 可逆的
【大招快解】 两条光线的夹角为 60°,根据光的反射定律可知,反射角等于入射角等于30°;小聪能看到小猫,小猫也能看到小聪,此现象说明光在反射时,光路是可逆的。
【变式1-1】小悦学习了声与光的物理知识后,对它们进行了对比总结,下列说法中错误的是( )
A.声不能在真空中传播,光能在真空中传播
B.声和光都可以传递信息和能量
C.光在真空中传播速度是340m/s
D.声和光遇到“障碍物”都会发生反射
【答案】C
【解析】A.声音的传播需要介质,不能在真空中传播;光的传播不需要介质,可以在真空中传播。故A正确,不符合题意;
B.声音和光的本质是波,波是可以传递信息和能量的。故B正确,不符合题意;
C.光在真空中的传播速度为。故C错误,符合题意;
D.声反射造成了回声,光的反射形成可以使平面镜成像。故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式1-2】如图所示,一束光线与镜面成30°角射向平面镜。请作出反射光线并标出反射角的度数。
【答案】
【解析】入射光线与平面镜的夹角为30°,所以入射角为
反射角等于入射角,故反射角也为60°,在法线的右侧画出反射光线,如图所示:
【变式1-3】如图甲是探究光的反射定律实验装置,在平面镜上放置一块硬纸板,由可以绕ON转折的E、F 两部分组成。
实验次数
1
2
3
4
入射角
15°
35°
45°
60°
反射角
15°
55°
45°
60°
(1)为了从不同方向都能看到硬纸板上光的径迹,应选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的硬纸板;
(2)组装器材时,你认为硬纸板与平面镜的位置关系是 ;
(3)如图乙,若想在硬纸板上同时呈现反射光和入射光,你的操作是: ;
(4)多次实验记录数据如表所示,在分析数据时,发现表格中一组数据有误,这组数据是第 组;
(5)在进行实验评估时,小明认为:当光垂直入射时,不存在反射光。你认为他的观点是否正确并说明理由 。
【答案】 粗糙 垂直 解析 2 不合理,反射光线与入射光线重合
【解析】(1)[1]实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径,应使光发生漫反射,故应选用表面粗糙的硬纸板。
(2)[2]要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,则法线必须与平面镜垂直,并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,因此纸板与平面镜的位置关系必垂直。
(3)[3]由于反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,因此在图乙中,想在硬纸板上同时呈现反射光和入射光,应将纸板NOF绕ON向外折,使纸板NOF与纸板NOE处于同一平面。
(4)[4]根据反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射线与法线的夹角,入射角是入射线与法线的夹角,在分析数据时,第2组数据,入射角不等于反射角,故有误的是第2组数据。
(5)[5]当光垂直入射时,反射光线垂直射出,反射光线与入射光线重合,观察不到反射光线,故小明观点不合理。
【基础强化】
1.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
【难度】0.94
【知识点】光的反射定律
【详解】A.反射光线和入射光线分居法线的两侧,故A错误;
B.光在反射时,反射角等于入射角,故B错误;
CD.光发生反射时,三线共面,即反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,故C正确,D错误。
故选C。
2.因为有了光,自然界才绚丽多彩。如图所示,在平静的水面,国家大剧院和它的倒影相映成趣,宛如一个巨大的蛋壳。下列成语与图中倒影形成原理相同的是( )
A.立竿见影 B.形影不离 C.镜花水月 D.凿壁偷光
【答案】C
【难度】0.94
【知识点】影子的形成原理、用光的反射解释倒影
【详解】倒影属于平面镜成像,利用光的反射;
ABD.立竿见影、形影不离、凿壁偷光利用的是光的直线传播,故ABD不符合题意;
C.镜花水月是由于光的反射形成的虚像,故C符合题意。
故选C。
3.传说中有一种鸟叫衔枝鸟,它能靠一小截树枝成功地飞越太平洋。它飞行时,把树枝衔嘴里,累了时,就把树枝放在水里,站在上面休息。当飞行时以树枝为参照物,衔枝鸟是 的;当衔枝鸟站在树枝上休息时,由于 在水中将会出现它美丽的倒影。
【答案】 静止 光的反射(平面镜成像)
【难度】0.94
【知识点】用光的反射解释倒影
【详解】[1]鸟站在树枝上飞行时,以树枝为参照物,鸟与树枝的位置没有发生改变,鸟是静止的。
[2]衔枝鸟反射的光线射入水面后,会发生反射,反射光线再进入空气,进入我们的眼睛,我们就看到了衔枝鸟的倒影。这个倒影是由于光的反射形成的。
4.电影《志愿军:雄兵出击》在全国影院热映,幽暗的电影院里银幕上(非电子屏)的画面很亮,如图所示。各个位置上的观众都能看到清晰的电影画面,是因为光在银幕上发生了 的缘故,电影的声音是通过 传到观众耳朵的。
【答案】 漫反射 空气
【难度】0.94
【知识点】漫反射、声音是怎么传播的
【详解】[1]各个位置上的观众都能看到清晰的电影画面,说明光被反射到了四面八方,故是因为光在银幕上发生了漫反射的缘故。
[2]声音的传播需要介质,声音可以在气体、固体和液体中传播,电影的声音是通过空气传到观众耳朵的。
5.如图所示,平面镜M水平放置,白色纸板竖直地立在平面镜上。纸板由A、B两部分组成,使一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点,只有当纸板B翻折至图中位置时,才能观察到纸板B上呈现反射光线,可知反射光线、入射光线和法线在 ,此时角度α为40°,则β为 ,将一束光沿FO方向入射,则反射光将沿 方向射出。
【答案】 同一平面内 40° OE
【难度】0.85
【知识点】探究光的反射定律实验装置和实验操作
【详解】[1][2]使一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点,当纸板B翻折至图中位置时,AB两部分在同一平面内,观察到纸板B上呈现反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内;此时角度α为40°,入射角为40°,根据反射角等于入射角可知,反射角β为40°。
[3]将一束光沿FO方向入射,根据光路可逆可知,反射光将沿OE方向射出。
6.晚上,小明在桌面上铺一张白纸,将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上,用手电筒正对着平面镜照射,如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是 (选填“白纸”或“平面镜”),这是因为手电筒的光照射到其表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【答案】 白纸 漫反射
【难度】0.85
【知识点】镜面反射、漫反射
【详解】[1][2]当手电筒的光正对着平面镜照射时,在平面镜上会发生镜面反射,反射光线会集中在竖直方向,所以从侧面看到的平面镜是暗的;而纸会发生漫反射,所以在侧面看到的纸是比较亮的。
7.用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的 现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由 混合而成的。
【答案】 反射 多种色光
【难度】0.85
【知识点】光的反射的概念、光的色散原理及现象
【详解】[1]阳光照射到平面镜上,由于平面镜的反射,改变了传播方向而照射到室内。
[2]白色的阳光射向斜插在水中的平面镜然后射出,发生反射和折射,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光,说明白光是由这七种色光混合而成的。
8.某学校在操场举行开学典礼时,进行升国旗奏国歌仪式。操场上的同学们从不同方向都能看到五星红旗缓缓升起,是由于光照射到五星红旗上发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);同学们听到的国歌奏乐声是通过 传播到耳中的。
【答案】 漫反射 空气
【难度】0.85
【知识点】漫反射、声音是怎么传播的
【详解】[1]由于光照射到五星红旗上发生了漫反射,反射光线射向各个方向,所以操场上的同学们从不同方向都能看到五星红旗缓缓升起。
[2]声音的传播需要介质,同学们听到的国歌奏乐声是通过空气传播到耳中的。
【素养提升】
9.一束光与水平地面的夹角为30°,照到平面镜后发生反射,若使反射光线与地面平行,则平面镜与地面的夹角( )
A.一定是15° B.一定是30°
C.可能是75° D.可能是90°
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】入射角、反射角的相关计算
【详解】本题分两种情况,如图所示:
在甲图中,反射光线水平向左,反射光线与入射光线的夹角为30°,则
则平面镜与水平地面的夹角为
在乙图中,反射光线水平向右,反射光线与入射光线的夹角为150°,则
则平面镜与水平地面的夹角为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10.作图题。
(1)如图,画出反射光线,并标出反射角的度数。
(2)航关员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察。乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角。(保留作图痕迹)
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】作光的反射光路图
【详解】(1)过入射点O做垂直于水平面的法线,由于入射光线与水平面的夹角为30°,则入射角为60°,根据反射角等于入射角可知反射角也为60°;反射光线和入射光线分居法线两侧,可以做出对应的反射光线,如图所示:
(2)由光的反射定律知,反射角等于入射角,所以先做出反射光线与入射光线的夹角的角平分线,即为法线,然后再过入射点作法线的垂线即为平面镜的位置。
由图知,反射光线与入射光线的夹角为
180°-50°-70°=60°
则反射角等于入射角为30°,平面镜与竖直面的夹角为
90°-30°-50°=10°
如图所示:
11.如图在“探究光的反射规律”时,小李进行了如甲所示的实验。
(1)小李将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持 ,白色的硬纸板表面应尽可能 (选填“光滑”或“粗糙”)。
(2)小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,此时,反射光 (选填“存在”或“不存在”);说明反射光线、入射光线和法线在 (选填“同一”或“不同”)平面内。
(3)如图甲所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光FO射向镜面时,此时的反射光将沿着OE方向射出,说明光发生反射时光路是 。
【答案】(1)垂直 粗糙 (2) 不能 存在 同一 (3)可逆的
【难度】0.65
【知识点】探究光的反射定律时的实验注意事项、探究光的反射定律实验装置和实验操作
【详解】(1)[1]如果纸板没有与平面镜垂直放置,由于法线与镜面垂直,且反射光线、入射光线、法线在同一平面内,因此,当光贴着纸板沿EO入射时,不能在纸板上看到反射光。所以硬纸板放在平面镜上时,要保持与镜面垂直。
[2]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应较粗糙些,光线射在上面发生漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚。
(2)[1][2][3]光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内。小李让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上看不到反射光线,此时入射光线、法线、反射光线在同一平面内,反射光线是存在的。
(3)如果让光逆着反射光FO的方向射到镜面,那么,它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明光反射时,光路是可逆的。
12.小明用一面小镜子将教室外的阳光反射进室内,调整小镜子的摆放角度,发现阳光照进教室的位置随之发生改变,小明进而思考光的反射是否会遵循一定的规律.在老师的指导下,小明利用激光笔、光屏、平面镜等器材,组装了如图所示的实验装置。
(1)调整光屏使其与水平桌面上的平面镜 ,为便于观察实验现象,实验应在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。
(2)使一束激光紧贴着光屏入射到O点,这样操作的目的是 。
(3)实验中让入射光线远离法线,将会观察到反射光线也远离法线,由此可以判断小明利用小镜子反射阳光,其位置发生改变的原因是 。
【答案】(1)垂直 较暗 (2)显示光路 (3)反射角随入射角的变化而变化
【难度】0.65
【知识点】反射光线与入射光线的关系、探究光的反射定律时的实验注意事项、探究光的反射定律实验装置和实验操作、光的反射定律
【详解】(1)[1]因为法线必须与平面镜垂直,并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,故需调整光屏使其与水平桌面上的平面镜垂直。
[2]较暗的环境可以减少外界光线对实验的干扰,为了便于观察实验现象,实验应在较暗的环境中进行。
(2)实验中,让一束激光紧贴着光屏入射到O点,目的是为了清晰地观察到光的路径,即光路。这样做有助于实验者直观地看到入射光线和反射光线,从而更好地理解和分析光的反射规律。
(3)实验中让入射光线远离法线ON,将会观察到反射光线也远离法线ON,说明反射角随入射角的变化而变化,由此可以判断小明利用小镜子反射阳光,其位置发生改变的原因是反射角随入射角的变化而变化。
【能力培优】
13.两个互相垂直的平面镜组成了激光反射器,如图所示。如果入射光线方向不变,反射器绕O点向顺时针方向转过45°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.90° B.45° C.22.5° D.0°
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】反射光随入射光的变化
【详解】因为两个镜面互相垂直,再次反射的法线互相垂直,第一次的反射角与第二次的入射角之和为直角,即第一次的入射角与第二次的入射角之和为直角,所以第一次的入射角与第二次的反射角为直角,所以第一次的入射光线与第二次的反射光线平行。反射器绕O点顺进针方向转过45°,入射光线的方向不变,则反射光线的方向也不变,所以两次反射的光线将转过0°,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
14.如图所示,平面镜M与N的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路回,则两平面镜之间的夹角θ不可能是( )
A.4o B.3o C.2o D.1o
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】入射角、反射角的相关计算
【详解】由光的反射规律可知,反射角等于入射角,画出光的反射光路图,如图所示:
根据数学知识可知,光线平行于平面ON,入射光线与镜面OM的夹角为θ,由图可知,光线第一次反射的入射角为90°-θ,则∠OCD=θ,入射光线和反射光线的夹角为180°-2θ,由数学知识可知∠NDC=2θ,则第二次入射时的入射角为90°-2θ。同理,第三次的入射角为90°-3θ,第n次的入射角为90°-nθ。要想沿原来光路返回,则光线某次反射的入射角为零,所以有
90°-nθ=0
解得
由于n为自然数,所以90°是θ的整数倍,故A错误,符合题意, BCD正确,不符合题意。
故选A。
15.如图所示为某一条入射光经平面镜反射后的路径,保持入射光线不变,通过调整平面镜使反射光线射向P点( )
A.平面镜向右平移
B.调整后反射角和入射角大小不再相等
C.平面镜应该绕支点逆时针转动
D.平面镜应该绕支点顺时针转动
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】反射光随入射光的变化、反射光随镜面转动的变化
【详解】A.若平面镜向右平移,则反射光线也不变,故A不符合题意;
B.由反射定律可知,反射角等于入射角;调整平面镜后,反射角和入射角仍然相等,故B不符合题意;
CD.保持入射光不变,作的角平分线OM,作OM的垂线即为第二次平面镜的位置,如图
由图可知,平面镜应顺时针转动,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
16.如图所示,装有水的长方体水槽水平放置,固定在左壁上的激光笔发出的一束光射到水面上的O点,如图所示,反射光在水槽右壁上S点形成一个亮斑(图中未画出),若水面上升1cm,反射光在水槽右壁上S'点形成一个亮斑,则S'点和S点之间的距离是 cm。
【答案】2
【难度】0.4
【知识点】作光的反射光路图
【详解】往水槽内注水,水面上升1cm,此时入射点O提升1cm,并向左移动1cm,反射光线相对于入射点O也提升1cm,并向左移动1cm,故右壁S'点向上移动了2cm, S'点和S点之间的距离是2cm。
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