3.2 光的反射-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练( 鲁科版五四学制2024)
2024-10-24
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理鲁科版(五四学制)八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第二节 光的反射 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.78 MB |
| 发布时间 | 2024-10-24 |
| 更新时间 | 2024-10-24 |
| 作者 | 金老师物理资料站 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2024-10-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48180350.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第三章 光现象
3.2 光的反射
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
一、物理观念
了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
二、科学思维
通过实验探究认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
三、科学探究
通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
四、科学态度与责任
通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。
探究一、光的反射定律
1. 光的反射
光遇到物体的表面时,一部分光会改变原来的方向,返回到原来的物质中传播的现象,叫做光的反射。光遇到任何物体的表面都会发生反射,从而使我们能看到本身不发光的物体。
2. 探究光的反射定律
【设计实验】
(1)实验器材
激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板ENF等。
①量角器:测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,对光线起漫反射作用;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
(2)实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上,把硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。用激光代替光线照射到镜面上,为了能观察到激光传播的路径,将激光笔贴着可以折的白纸板照射,并用笔记录下激光传播径迹,观察激光传播径迹并进行比较,从而找到光反射时遵循的规律。
【进行实验】
(1)如图1所示,把一个平面镜放在水平桌面上, 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上(ON垂直于镜面)。
(2)让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变入射光 EO 跟法线之间的夹角,重做两次实验,均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹.
图1 图2 图3
④把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度(如图2所示), 仍使激光束贴着硬纸板射到O点,观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
⑤如图3所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时,这时的反射光将沿着什么方向射出?
【分析与论证】
(1)描述光反射的几个基本术语
①入射点O:光线射到镜面上的点。
②法线ON:通过入射点,垂直于镜面的直线。
③入射光线AO:入射到镜面的光线。
④反射光线OB:从镜面返回的光线。
⑤入射角i:入射光线与法线的夹角。
⑥反射角r:反射光线与法线的夹角。
(2)分析实验现象
①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:
反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径,分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜,记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现:反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
④光路可逆:将光线逆着反射光线的方向射入,观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。
(3)实验结论
光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线的两侧;反射角等于入射角。
在反射现象中,光路可逆。
如图所示,早晨的太阳光与水平方向成30°角射到一水平放置的平面镜上,则反射角为______,反射光线和入射光线的夹角为______;将平面镜水平向右移,太阳光与镜面的夹角会______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
探究二、光路的可逆性
如下图所示,让入射光线FO逆着反射光线OF的方向照射到平面镜上,观察新的反射光线的方向。发现新的反射光线会逆着原来的入射光的方向射出。
【结论】光在反射时,光路是可逆的。
小光和小亮照同一面镜子,小光在镜子中看到了小亮的眼睛,那么( )
A.小亮无法通过镜子看到小光的眼睛
B.小亮可能会通过镜子看到小光的眼睛
C.小亮一定能通过镜子看到小光的眼睛
D.无法确定小亮能不能通过镜子看到小光的眼睛
探究三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射。这种反射叫做镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
2. 漫反射
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。我们能从各个方向看见物体,就是因为物体发生的是漫反射。
漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。
下列说法正确的是( )
①光照射到书本上、衣服上时光发生了漫反射
②当入射光线彼此平行时,经漫反射后的光线彼此不平行
③电影屏幕对光的反射是镜面反射
④只有光照射到物体上发生镜面反射时,我们才能看清被照物体
A.①④ B.②③ C.③④ D.①②
问题一:根据光的反射定律作图
【典例1】如图所示,请画出相应的反射光线。
(1)作图步骤
①作法线(虚线表示);②确定反(入)射光线的位置;③作反(入)射光线,用实线表示;④标出反射角r和入射角i。⑤当光线垂直入射时,它将被垂直反射出去;即入射角、反射角均为0.
(2)已知入射光线作反射光线
在图中画出反射光线,并标出反射角的大小。
【做法】如右图所示。
①过入射点O做反射面的垂线为法线(虚线)。
②确定入射角60°。
③过入射点和法线做反射角,使反射角与入射角相等。在反射方向上标上箭头表示方向。
(3)已知反射光线,作入射光线
在图中,OB为反射光线,请根据反射定律画出法线ON和入射光线AO。
【做法】如右图所示。
①先画法线ON(垂直于镜面且用虚线表示);
②根据反射角∠BON等于入射角∠AON确定入射光线的方向,在法线右侧画出入射光线AO。
③在入射光线AO上标上箭头。
(4)已知入射光线和反射光线,确定反射面(平面镜)的位置
【做法】①先做两条光线的角平分线,此线为法线;
②做过入射点垂直法线的一条直线,该直线为平面镜的位置。
【变式1-1】按要求完成下列作图。
(1)如图甲所示,一束强光照到镜面上,画出反射光线,并标出反射角的大小。
(2)在图乙中画出入射光线,并标出入射角的大小。
(3)在图丙中画出平面镜所处的位置。
问题二:镜面反射与漫反射的现象
【典例2】教室黑板用久的部分变光滑,如图所示,阴影为黑板光滑处,教室内的同学分为四个小组,当光线从右侧窗户射入时,上课看黑板光滑处写的字,因反光最可能看不清字的小组是( )
A.第一、二组 B.第二、三组
C.第一、三组 D.第三、四组
(1)自行车尾灯
自行车尾灯由红色塑料制成,外表面是平面,在此塑料平面的背面上有许许多多凸起的直角锥棱镜,相当于两个互相垂直的平面镜,这种特殊的设计能使在夜间汽车灯光照在它上面时,无论入射光线方向如何改变,反射光线都能返回,像发光的红灯,保证了行车安全。
(2)黑板反光
有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。
黑板上“反光”部分发生镜面反射,粉笔字上发生漫反射,由于“反光”部分的反射光比漫反射的光强,所以黑板“反光”时粉笔字看不清楚。
【变式2-1】如图所示,夜晚,用手电筒照射自行车尾灯,会发现尾灯很明亮。下列说法正确的是( )
A.光照射在自行车尾灯上发生的是镜面反射
B.光照射在自行车尾灯上发生的是漫反射
C.自行车尾灯是光源
D.人从侧边看自行车尾灯也很明亮
【基础强化】
1.某校九年级的一名学生下晚自习后在骑自行车回家途中,迎面遇到一辆灯光非常刺眼的车辆。为了安全,他应该( )
A.迎着灯光继续行驶 B.闭眼缓慢行驶
C.停下车靠边避让 D.用手遮挡灯光行驶
2.“以铜为镜,可以正衣冠”,描述了哪种光现象( )
A.光的反射 B.光沿直线传播
C.光的折射 D.光的色散
3.下列说法正确的是( )
A.一束光线垂直照到平面镜上,入射角为0度
B.漫反射不遵循光的反射定律
C.光不可以在真空中传播
D.我们能够看到各种各样的物体,是因为他们能够发光
4.下列光现象中,说法错误的是( )
A.光照射到棉质衣服上会发生漫反射
B.我们能看到投影屏幕上的画面,是因为屏幕是光源
C.甲同学从一块平面镜中看到乙同学的眼睛,乙同学也可以从该平面镜中看到甲同学的眼睛
D.强烈的光照射在玻璃幕墙时,会发生镜面反射,造成光污染
5.如图,是镜面反射与漫反射的光路图,依图并结合所学知识,下列选项中判断正确的是( )
A.甲是漫反射,乙是镜面反射 B.甲、乙光线均不遵循光的反射定律
C.自行车尾灯是根据甲的思路设计的 D.在黑夜背着月光行走,较暗的地方是路面
6.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,以下操作可行的是( )
A.平面镜水平向左移动
B.平面镜绕入射点逆时针旋转
C.平面镜竖直向上移动
D.入射点不变,入射光线顺时针转动
7.如图所示,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若入射光线保持不变,要让反射光照在光屏的B处,下列方法中可行的是( )
A.只将光屏竖直向下移动一段距离
B.只将平面镜水平向右移动一段距离
C.只将平面镜竖直向下移动一段距离
D.平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度(<90°)
8.两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点向逆时针方向转过20°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.40° B.20°
C.10° D.0°
【素养提升】
9.如图所示,晚上在桌面上铺一张白纸,把一块平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,关于此现象下列说法正确的是( )
A.镜子发生漫反射,白纸发生镜面反射
B.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
C.从侧面看,镜子比较亮,白纸比较暗
D.从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮
10.生活现象中蕴含丰富的光学知识,下列说法不正确的是( )
A.“月食”是由光沿直线传播形成的
B.“镜中花”是由光的反射形成的
C.“一叶障目”是由光沿直线传播形成的
D.“水中月”是由光的直线传播形成的
11.晚自习后,小莹发现自己家的车灯照射前面自行车“尾灯”时,会发现对方“尾灯”很明亮。查阅资料知道自行车“尾灯”结构如图所示。这种结构称为角反射器,是由互相垂直的反光面组成的。则下列说法正确的是( )
A.自行车尾灯很明亮,所以自行车尾灯是光源
B.人从侧边看自行车尾灯也很明亮
C.光照射在自行车尾灯上发生的是漫反射
D.自行车尾灯能将平行的入射光平行反射
12.直线状物体AB与平面镜平行,当平面镜绕跟AB平行的某轴线转过20°时,AB跟它的像之间的夹角是( )
A.40° B.20°
C.0° D.0°与40°之间的某角度
13.如图所示,入射光线与平面镜成30°角,则( )
A.入射角是30°
B.反射光线与镜面的夹角是60°
C.入射角增大5°,反射角增大10°
D.入射光线不变,平面镜顺时针转过15°,此时反射角是75°
二、填空题
14.如图所示,太阳光与水平面夹角为60°,现利用一块平面镜使太阳光水平射入隧道内,此时反射角的大小为 °,随着阳光西斜,为保证太阳光能水平射入隧道,则应将平面镜 时针转动。
15.一束光AO射向平面镜,光线AO与镜面的夹角如图所示,则反射角的大小为 ,若入射光线沿法线垂直射向镜面,则反射角的大小为 。若将入射光线顺时针旋转10°,则此时入射光线与反射光线夹角为 。
三、实验题
16.小明在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板放置在平面镜上;纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成。
(1)实验时让光贴着纸板入射是为了 ;
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿AO入射时, (填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光;
(3)纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成的,若以接缝ON为轴线,将纸板的F面绕法线ON向后旋转,此时反射光线的位置 (填“发生”或“不发生”)变化;
(4)小明探究反射角和入射角之间的关系时,三次改变入射角i的大小(如图乙),实验所测数据如下表,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是 ;
实验次数
入射角
反射角
第一次
20°
70°
第二次
30°
60°
第三次
50°
40°
(5)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,则光沿图中的OA方向射出,这是因为在反射现象中光路是 。
17.课堂上,老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示:
(1)实验器材准备了一块平面镜、一块画有法线ON的平整硬纸板、直尺、铅笔及光源,还需要的一个重要器材是: ;实验前,应将纸板 放置于平面镜上。一束光贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转动。
(2)如图所示,把一可沿ON折叠的白色硬纸板放置在平面镜上,使一束光紧贴硬纸板射向镜面上的O点,在纸板上描出入射光线AO和反射光线OB,并测出反射角和入射角。改变光的入射角度,重复上述实验步骤的目的是 ;
(3)沿ON将右侧纸板向后折,反射光线 (选填“仍存在”或“不存在”),纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,该步骤要探究的问题是 ;
(4)选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如下表所示。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背,你认为其中的原因应该是 。
实验次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
18.在“探究光反射的规律”时,进行了如图甲所示的实验。
(1)实验中用到了白板,白板的作用是 ,光在白板上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射。
(2)在垂直镜面的同一平面内多次改变入射光的方向进行实验,比较反射角和入射角的大小关系,可得出结论 ,多次实验的目的是 。
(3)实验发现:法线在探究过程中起到非常重要的作用,下列理解正确的是______。
A.法线是真实存在的一条光线,只是一般不容易观察到
B.法线可以帮助我们判断反射光线的位置并测出入射角和反射角
(4)调整到白板上能同时看到入射光和反射光后:如图甲,若将入射光始终贴着白板,白板绕底边整体再向后倾斜:如图乙,将白板右半边绕ON向后折转。甲、乙两种操作后,下列叙述正确是______。
A.白板上都还能看到反射光
B.反射光的位置都没有改变
C.法线的位置都没有改变
四、作图题
19.太阳光与水平面成30°角,若要用镜子将太阳光线反射到竖直的深井里,请在下图1中画出其光路图。(保留作图痕迹)
20.如图,根据光的反射定律在图中画出入射光线并标出入射角i。
21.根据反射定律完成光路图,并标明反射角度数。
22.如图,一束光经平面镜反射后照进隧道,两条光线之间的夹角是,请画出平面镜的位置,并标出反射角的大小。
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第三章 光现象
3.2 光的反射
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
一、物理观念
了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
二、科学思维
通过实验探究认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
三、科学探究
通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
四、科学态度与责任
通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。
探究一、光的反射定律
1. 光的反射
光遇到物体的表面时,一部分光会改变原来的方向,返回到原来的物质中传播的现象,叫做光的反射。光遇到任何物体的表面都会发生反射,从而使我们能看到本身不发光的物体。
2. 探究光的反射定律
【设计实验】
(1)实验器材
激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板ENF等。
①量角器:测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,对光线起漫反射作用;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
(2)实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上,把硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。用激光代替光线照射到镜面上,为了能观察到激光传播的路径,将激光笔贴着可以折的白纸板照射,并用笔记录下激光传播径迹,观察激光传播径迹并进行比较,从而找到光反射时遵循的规律。
【进行实验】
(1)如图1所示,把一个平面镜放在水平桌面上, 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上(ON垂直于镜面)。
(2)让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变入射光 EO 跟法线之间的夹角,重做两次实验,均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹.
图1 图2 图3
④把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度(如图2所示), 仍使激光束贴着硬纸板射到O点,观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
⑤如图3所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时,这时的反射光将沿着什么方向射出?
【分析与论证】
(1)描述光反射的几个基本术语
①入射点O:光线射到镜面上的点。
②法线ON:通过入射点,垂直于镜面的直线。
③入射光线AO:入射到镜面的光线。
④反射光线OB:从镜面返回的光线。
⑤入射角i:入射光线与法线的夹角。
⑥反射角r:反射光线与法线的夹角。
(2)分析实验现象
①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:
反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径,分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜,记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现:反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
④光路可逆:将光线逆着反射光线的方向射入,观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。
(3)实验结论
光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线的两侧;反射角等于入射角。
在反射现象中,光路可逆。
如图所示,早晨的太阳光与水平方向成30°角射到一水平放置的平面镜上,则反射角为______,反射光线和入射光线的夹角为______;将平面镜水平向右移,太阳光与镜面的夹角会______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】60°,120°,不变。
【解析】根据图解,太阳光与水平方向成30°角射到水平放置的平面镜上,
则入射角等于90°﹣30°=60°
在光的反射现象中,反射角等于入射角,所以反射角也等于60°。
反射光线与入射光线的夹角是60°+60°=120°
由于平面镜水平放置,将平面镜水平向右移,太阳光与镜面的夹角不变。
探究二、光路的可逆性
如下图所示,让入射光线FO逆着反射光线OF的方向照射到平面镜上,观察新的反射光线的方向。发现新的反射光线会逆着原来的入射光的方向射出。
【结论】光在反射时,光路是可逆的。
小光和小亮照同一面镜子,小光在镜子中看到了小亮的眼睛,那么( )
A.小亮无法通过镜子看到小光的眼睛
B.小亮可能会通过镜子看到小光的眼睛
C.小亮一定能通过镜子看到小光的眼睛
D.无法确定小亮能不能通过镜子看到小光的眼睛
【答案】C
【详解】根据反射现象中光路的可逆性,既然小亮的眼睛反射出的光线能再经过平面镜的反射后进入小光的眼睛,那么逆着这束光线,光路仍然是成立的,也就是从小光的眼睛反射出的光线经平面镜的反射后会进入小亮的眼睛,所以小亮一定能看到小光的眼睛。所以选C。
探究三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射。这种反射叫做镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
2. 漫反射
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。我们能从各个方向看见物体,就是因为物体发生的是漫反射。
漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。
下列说法正确的是( )
①光照射到书本上、衣服上时光发生了漫反射
②当入射光线彼此平行时,经漫反射后的光线彼此不平行
③电影屏幕对光的反射是镜面反射
④只有光照射到物体上发生镜面反射时,我们才能看清被照物体
A.①④ B.②③ C.③④ D.①②
【答案】D。
【详解】书本、衣服和电影屏幕表面都比较粗糙,它的反射光线是射向不同的方向,发生漫反射,③错误;我们能看清楚被照射的物体因为有光线进入我们的眼睛,与镜面反射和漫反射无关。④错误。故ABC错误,D正确。所以选D。
问题一:根据光的反射定律作图
【典例1】如图所示,请画出相应的反射光线。
(1)作图步骤
①作法线(虚线表示);②确定反(入)射光线的位置;③作反(入)射光线,用实线表示;④标出反射角r和入射角i。⑤当光线垂直入射时,它将被垂直反射出去;即入射角、反射角均为0.
(2)已知入射光线作反射光线
在图中画出反射光线,并标出反射角的大小。
【做法】如右图所示。
①过入射点O做反射面的垂线为法线(虚线)。
②确定入射角60°。
③过入射点和法线做反射角,使反射角与入射角相等。在反射方向上标上箭头表示方向。
(3)已知反射光线,作入射光线
在图中,OB为反射光线,请根据反射定律画出法线ON和入射光线AO。
【做法】如右图所示。
①先画法线ON(垂直于镜面且用虚线表示);
②根据反射角∠BON等于入射角∠AON确定入射光线的方向,在法线右侧画出入射光线AO。
③在入射光线AO上标上箭头。
(4)已知入射光线和反射光线,确定反射面(平面镜)的位置
【做法】①先做两条光线的角平分线,此线为法线;
②做过入射点垂直法线的一条直线,该直线为平面镜的位置。
【变式1-1】按要求完成下列作图。
(1)如图甲所示,一束强光照到镜面上,画出反射光线,并标出反射角的大小。
(2)在图乙中画出入射光线,并标出入射角的大小。
(3)在图丙中画出平面镜所处的位置。
【典例1】.
【详解】根据反射角等于入射角,在法线的另一侧画出反射光线,如图所示:
【变式1-1】.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据光的反射定律可知,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角。在法线右侧画出反射光线,反射光线与法线之间的夹角为反射角,大小为
如图所示:
(2)过入射点作法线,因为反射光线与镜面的夹角是50°,所以反射角为
根据反射角与入射角相等作出入射光线并标出入射角的度数。如图所示:
(3)过入射点作法线,法线为入射光线和反射光线夹角的角平分线,再过入射点作法线的垂线,即为平面镜所处的位置。如图所示:
问题二:镜面反射与漫反射的现象
【典例2】教室黑板用久的部分变光滑,如图所示,阴影为黑板光滑处,教室内的同学分为四个小组,当光线从右侧窗户射入时,上课看黑板光滑处写的字,因反光最可能看不清字的小组是( )
A.第一、二组 B.第二、三组
C.第一、三组 D.第三、四组
(1)自行车尾灯
自行车尾灯由红色塑料制成,外表面是平面,在此塑料平面的背面上有许许多多凸起的直角锥棱镜,相当于两个互相垂直的平面镜,这种特殊的设计能使在夜间汽车灯光照在它上面时,无论入射光线方向如何改变,反射光线都能返回,像发光的红灯,保证了行车安全。
(2)黑板反光
有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。
黑板上“反光”部分发生镜面反射,粉笔字上发生漫反射,由于“反光”部分的反射光比漫反射的光强,所以黑板“反光”时粉笔字看不清楚。
【变式2-1】如图所示,夜晚,用手电筒照射自行车尾灯,会发现尾灯很明亮。下列说法正确的是( )
A.光照射在自行车尾灯上发生的是镜面反射
B.光照射在自行车尾灯上发生的是漫反射
C.自行车尾灯是光源
D.人从侧边看自行车尾灯也很明亮
【典例2】.A
【详解】能从不同方向看到本身不发光的物体,是因为光在物体表面上发生了漫反射,黑板“反光”是因为黑板发生了镜面反射,黑板反射的光线比粉笔字反射的光线强,使人无法看清黑板上的字。如下图所示,下面的两条光线会射到黑板的粗糙的地方,四个小组的同学都能看到黑板上的字;而上面两条光线会照射到黑板的光滑处发生镜面反射,根据图中位置可知第一组与第二组的同学处于镜面反射光线照射的位置处,此时光线太强,最可能看不清字,而第三、四小组的同学处在漫反射的位置上,能够看清字,所以是第一、二组的同学最可能看不清字。
故选A。
【变式2-1】.A
【详解】AB.为了增强反光效果,自行车尾灯平而光滑,光照射在自行车尾灯上发生的是镜面反射,故A正确,B错误;
C.自行车尾灯明亮是反射了别的物体的光,尾灯不是光源,自身不能发光,故C错误;
D.人从侧边看自行车尾灯不会很明亮,因为光照射在自行车尾灯上发生的是镜面反射,很少有反射光线射向侧面进入人的眼睛,故D错误。
故选A。
【基础强化】
1.某校九年级的一名学生下晚自习后在骑自行车回家途中,迎面遇到一辆灯光非常刺眼的车辆。为了安全,他应该( )
A.迎着灯光继续行驶 B.闭眼缓慢行驶
C.停下车靠边避让 D.用手遮挡灯光行驶
2.“以铜为镜,可以正衣冠”,描述了哪种光现象( )
A.光的反射 B.光沿直线传播
C.光的折射 D.光的色散
3.下列说法正确的是( )
A.一束光线垂直照到平面镜上,入射角为0度
B.漫反射不遵循光的反射定律
C.光不可以在真空中传播
D.我们能够看到各种各样的物体,是因为他们能够发光
4.下列光现象中,说法错误的是( )
A.光照射到棉质衣服上会发生漫反射
B.我们能看到投影屏幕上的画面,是因为屏幕是光源
C.甲同学从一块平面镜中看到乙同学的眼睛,乙同学也可以从该平面镜中看到甲同学的眼睛
D.强烈的光照射在玻璃幕墙时,会发生镜面反射,造成光污染
5.如图,是镜面反射与漫反射的光路图,依图并结合所学知识,下列选项中判断正确的是( )
A.甲是漫反射,乙是镜面反射 B.甲、乙光线均不遵循光的反射定律
C.自行车尾灯是根据甲的思路设计的 D.在黑夜背着月光行走,较暗的地方是路面
6.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,以下操作可行的是( )
A.平面镜水平向左移动
B.平面镜绕入射点逆时针旋转
C.平面镜竖直向上移动
D.入射点不变,入射光线顺时针转动
7.如图所示,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若入射光线保持不变,要让反射光照在光屏的B处,下列方法中可行的是( )
A.只将光屏竖直向下移动一段距离
B.只将平面镜水平向右移动一段距离
C.只将平面镜竖直向下移动一段距离
D.平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度(<90°)
8.两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点向逆时针方向转过20°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.40° B.20°
C.10° D.0°
【素养提升】
9.如图所示,晚上在桌面上铺一张白纸,把一块平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,关于此现象下列说法正确的是( )
A.镜子发生漫反射,白纸发生镜面反射
B.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
C.从侧面看,镜子比较亮,白纸比较暗
D.从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮
10.生活现象中蕴含丰富的光学知识,下列说法不正确的是( )
A.“月食”是由光沿直线传播形成的
B.“镜中花”是由光的反射形成的
C.“一叶障目”是由光沿直线传播形成的
D.“水中月”是由光的直线传播形成的
11.晚自习后,小莹发现自己家的车灯照射前面自行车“尾灯”时,会发现对方“尾灯”很明亮。查阅资料知道自行车“尾灯”结构如图所示。这种结构称为角反射器,是由互相垂直的反光面组成的。则下列说法正确的是( )
A.自行车尾灯很明亮,所以自行车尾灯是光源
B.人从侧边看自行车尾灯也很明亮
C.光照射在自行车尾灯上发生的是漫反射
D.自行车尾灯能将平行的入射光平行反射
12.直线状物体AB与平面镜平行,当平面镜绕跟AB平行的某轴线转过20°时,AB跟它的像之间的夹角是( )
A.40° B.20°
C.0° D.0°与40°之间的某角度
13.如图所示,入射光线与平面镜成30°角,则( )
A.入射角是30°
B.反射光线与镜面的夹角是60°
C.入射角增大5°,反射角增大10°
D.入射光线不变,平面镜顺时针转过15°,此时反射角是75°
二、填空题
14.如图所示,太阳光与水平面夹角为60°,现利用一块平面镜使太阳光水平射入隧道内,此时反射角的大小为 °,随着阳光西斜,为保证太阳光能水平射入隧道,则应将平面镜 时针转动。
15.一束光AO射向平面镜,光线AO与镜面的夹角如图所示,则反射角的大小为 ,若入射光线沿法线垂直射向镜面,则反射角的大小为 。若将入射光线顺时针旋转10°,则此时入射光线与反射光线夹角为 。
三、实验题
16.小明在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板放置在平面镜上;纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成。
(1)实验时让光贴着纸板入射是为了 ;
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿AO入射时, (填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光;
(3)纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成的,若以接缝ON为轴线,将纸板的F面绕法线ON向后旋转,此时反射光线的位置 (填“发生”或“不发生”)变化;
(4)小明探究反射角和入射角之间的关系时,三次改变入射角i的大小(如图乙),实验所测数据如下表,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是 ;
实验次数
入射角
反射角
第一次
20°
70°
第二次
30°
60°
第三次
50°
40°
(5)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,则光沿图中的OA方向射出,这是因为在反射现象中光路是 。
17.课堂上,老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示:
(1)实验器材准备了一块平面镜、一块画有法线ON的平整硬纸板、直尺、铅笔及光源,还需要的一个重要器材是: ;实验前,应将纸板 放置于平面镜上。一束光贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转动。
(2)如图所示,把一可沿ON折叠的白色硬纸板放置在平面镜上,使一束光紧贴硬纸板射向镜面上的O点,在纸板上描出入射光线AO和反射光线OB,并测出反射角和入射角。改变光的入射角度,重复上述实验步骤的目的是 ;
(3)沿ON将右侧纸板向后折,反射光线 (选填“仍存在”或“不存在”),纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,该步骤要探究的问题是 ;
(4)选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如下表所示。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背,你认为其中的原因应该是 。
实验次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
18.在“探究光反射的规律”时,进行了如图甲所示的实验。
(1)实验中用到了白板,白板的作用是 ,光在白板上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射。
(2)在垂直镜面的同一平面内多次改变入射光的方向进行实验,比较反射角和入射角的大小关系,可得出结论 ,多次实验的目的是 。
(3)实验发现:法线在探究过程中起到非常重要的作用,下列理解正确的是______。
A.法线是真实存在的一条光线,只是一般不容易观察到
B.法线可以帮助我们判断反射光线的位置并测出入射角和反射角
(4)调整到白板上能同时看到入射光和反射光后:如图甲,若将入射光始终贴着白板,白板绕底边整体再向后倾斜:如图乙,将白板右半边绕ON向后折转。甲、乙两种操作后,下列叙述正确是______。
A.白板上都还能看到反射光
B.反射光的位置都没有改变
C.法线的位置都没有改变
四、作图题
19.太阳光与水平面成30°角,若要用镜子将太阳光线反射到竖直的深井里,请在下图1中画出其光路图。(保留作图痕迹)
20.如图,根据光的反射定律在图中画出入射光线并标出入射角i。
21.根据反射定律完成光路图,并标明反射角度数。
22.如图,一束光经平面镜反射后照进隧道,两条光线之间的夹角是,请画出平面镜的位置,并标出反射角的大小。
参考答案:
1.C
【详解】A.因为灯光比较刺眼,迎着灯光继续行驶,会看不清前方道路,所以骑行时并不安全,故A不符合题意;
B.闭眼缓慢行驶,会看不到前方道路,所以骑行时并不安全,故B不符合题意;
C.停下车靠边避让,等车过去再骑车回家,比较安全,故C符合题意;
D.用手遮挡灯光行驶,会看不清前方道路,所以骑行时并不安全,故D不符合题意。
故选C。
2.A
【详解】“以铜为镜”涉及的物理知识是平面镜成像,其原理是光的反射,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.A
【详解】A.当光线垂直于镜面入射时,入射光线与法线重合,入射角是0°,故A正确;
B.漫反射的光线尽管看起来杂乱无章,但仍然遵循光的反射定律,故B错误;
C.光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故C错误;
D.我们能看到发光的物体,是因为他们能够发光,我们能够看见不发光的物体,是因为它们能反射光,故D错误。
故选A。
4.B
【详解】A.光照射到一般衣服上,反射光线会射向各个方向,因此发生的是漫反射,故A正确,不符合题意;
B.投影屏幕本身不能发光,我们能看到画面,是因为屏幕反射的光线进入人的眼睛,故B错误,符合题意;
C.在反射现象中,光路是可逆的,甲同学从一块平面镜中看到乙同学的眼睛,乙同学也可以从该平面镜中看到甲同学的眼睛,故C正确,不符合题意;
D.巨大的玻璃幕墙,表面光滑,当光照射到它们的表面时会发生镜面反射,能量强亮度大,照到物体上会给人们的生活工作等造成很大的不便,称为光污染,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.C
【详解】AB.根据图示可知,甲、乙的入射光线都平行,而甲的反射光线也平行,乙的反射光线不平行,因此甲图发生了镜面反射,乙图发生了漫反射;不论是镜面反射还是漫反射都遵守光的反射定律,故AB错误;
C.自行车尾灯是根据甲的思路设计的,故C正确;
D.背着月光走,月光经水面发生镜面反射,没有反射光线进入人的眼睛,人感觉水面暗;地面发生漫反射,有少量的光线反射进入人的眼睛,人感觉地面亮,故D错误。
故选C。
6.C
【详解】A.将平面镜水平向左移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能中目标,故A不符合题意;
B.将平面镜绕入射点逆时针转动一定角度,入射角变大,根据反射角等于入射角可知,反射角也随之 变大,光斑会向下移动,不能中目标,故B不符合题意;
C.将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移 动,光斑会向上移动,能中目标,故C符合题意;
D.入射点不变,入射光线顺时针转动一定角度,入射角变大,根据反射角等于入射角可知,反射角 也随之变大,光斑会向下移动,不能中目标,故D不符合题意。
故选C。
7.C
【详解】A.只将光屏竖直向下移动一段距离,则入射光线不变,则反射光线也不会改变,但光斑会向左移动,故A不符合题意;
B.只将平面镜水平向右移动一段距离,则入射光线不变,光路不会发生任何改变,反射光仍恰好照在光屏的A处,故B不符合题意;
C.只将平面镜竖直向下移动一段距离,则入射光线不变,反射光线向右平移,则光斑会向右移动,故C符合题意;
D.平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度,则反射光线也会随之逆时针旋转,光斑会向左移动,故D不符合题意。
故选C。
8.D
【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20°,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。
9.D
【详解】AB.让手电筒的光正对着平面镜照射,镜面较光滑,光在镜子表面发生镜面反射,白纸较粗糙,光在白纸表面发生漫反射,两都都遵循光的的反射定律,故AB错误;
CD.光在镜子表面发生镜面反射,反射光线几乎都竖直反射回去,侧面几乎没有反射光;光在白纸表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,侧面有较多反射光,从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮,故C错误,D正确。
故选D。
10.D
【详解】A.“月食”是由光沿直线传播形成的,是因为地球挡住了太阳射向月球的光线,故A正确,不符合题意;
B.“镜中花”属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B正确,不符合题意;
C.“一叶障目”是由光沿直线传播形成的,树叶挡住了物体射入眼睛的光线,故C正确,不符合题意;
D.“水中月”属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故D错误,符合题意。
故选D。
11.D
【详解】A.能够自身发光的物体叫做光源,自行车尾灯本身不发光,不是光源,故A错误;
B.自行车的尾灯是由相互垂直的平面镜组合而成的,根据光的反射定律可知,垂直入射到两块相互垂直的平面镜的光线,经两次反射后,反射光线与入射光线平行射出,人从侧边看自行车尾灯时,光线不能平行反射,所以不会很明亮,故B错误;
C.光照射在自行车尾灯上是平行入射,平行反射,所以发生的是镜面反射,故C错误;
D.自行车的尾灯是由相互垂直的平面镜组合而成的,根据光的反射定律可知,垂直入射到两块相互垂直的平面镜的光线,经两次反射后,反射光线与入射光线平行射出,故D正确。
故选 D。
12.C
【详解】线状物体AB与平面镜平行,当平面镜绕跟AB平行的某轴线转过20°时,由平面镜成像特点可知,那么成的像与AB平行,那么夹角就是0度,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
13.D
【详解】A.入射角为入射光线与法线的夹角,应为60度,说法错误,故A不符合题意。
B.根据反射定律,两角相等,那么光线与镜面的夹角也相等,反射光线与镜面的夹角也应等于30度。故B不符合题意。
C.因为反射角等于入射角,入射角增大5度,反射角也应增大5度,说法错误,故C不符合题意。
D.入射光线不变,平面镜顺时针旋转15度,则入射光线与平面镜的夹角减小为15度,则入射角增加至75度,此时反射角也为75度,说法正确,故D符合题意。
故选 D。
14. 60 逆
【详解】[1]由光的反射定律知,反射角等于入射角,法线平分反射光线与入射光线形成的夹角;又由于法线垂直于镜面,故过入射点作法线的垂线即为镜面的位置,如图所示:
反射光线与入射光线的夹角为180°-60°=120°,故反射角为60°。
[2]随着阳光西斜,入射角变小,为保证太阳光能水平射入隧道,则应将平面镜逆时针转动。
15. 65° 0° 150°
【详解】[1]如图,入射光线与镜面的夹角为25°,则入射角为
90°-25°=65°
反射角等于入射角,所以,反射角为65°。
[2]若入射光线沿法线垂直射向镜面,入射角为0°,反射角等于入射角,则反射角的大小也为0°。
[3]若将入射光线顺时针旋转10°,则入射角为
65°+10°=75°
反射角等于入射角,反射角也为75°,则此时入射光线与反射光线夹角为
75°+°=150°
16.(1)显示光路
(2)不能
(3)不发生
(4)把反射光线和镜面的夹角当成了反射角
(5)可逆的
【详解】(1)实验时让光贴着纸板入射是为了使光在纸板上发生漫反射,将光路显示出来。
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿AO入射时,此时法线将没有落在纸板上,因为反射光线、入射光线、法线始终在同一平面内,故不能在纸板上看到反射光。
(3)反射光线、入射光线、法线始终在同一平面内,纸板的变化不会影响反射光线的位置。
(4)由表中数据可看出入射角与反射角成互余关系,故小明出现错误的原因是把反射光线和镜面的夹角当成了反射角。
(5)将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,则光沿图中的OA方向射出,说明在反射现象中光路是可逆的。
17.(1) 量角器 垂直 顺
(2)测出多组数据,使结论具有普遍性
(3) 仍存在 不能 反射光线、入射光线、法线是否位于同一平面内
(4)错把反射光线与平面镜的夹角当成了反射角
【详解】(1)[1]除了上述器材外,实验中还需测量角度大小,还需要的一个重要器材是量角器。
[2][3]实验前,应将纸板垂直放置于平面镜上,使法线ON与镜面垂直;一束光贴着纸板绕入射点O沿逆时针方向转动,由于反射角等于入射角,可观察到反射光束沿顺时针方向转动。
(2)实验中,多次改变光的入射角度,找出反射角,测出反射角的度数,重复上述实验步骤的目的是测出多组数据,寻找普遍规律,使结论具有普遍性。
(3)[1][2][3]沿ON将右侧纸板向后折,反射光线仍存在原来的位置上,由于纸板的位置发生变化,纸板上不能看到反射光线,该步骤要探究的问题是:反射光线、入射光线、法线是否位于同一平面内。
(4)观察表中的数据可知,出现上述错误的原因是:把反射光线与镜面的夹角当成了反射角,对应的反射角分别为15°、30°、45°。
18.(1) 显示光路 漫
(2) 在光的反射现象中,反射角等于入射角 使结论具有普遍性
(3)B
(4)C
【详解】(1)[1][2]实验中用到了白板,白板表面粗糙,光在白板表面发生了漫反射,使反射光射向各个方向,白板的作用是通过光的漫反射来更好的显示光路,便于观察。
(2)[1][2]在垂直镜面的同一平面内多次改变入射光的方向进行实验,比较反射角和入射角的大小关系,会发现每一组实验中,反射角的大小都和入射角大小相等,可得出结论:在光的反射现象中,反射角等于入射角,多次实验的目的是,为了防止由于一组数据得出的结论具有偶然性,通过多组数据分析归纳得出结论,使结论具有普遍性。
(3)法线不是一条真实的线,而是为了研究光的传播规律引入的一个模型,法线可以帮助我们判断反射光线的位置并测出入射角和反射角的大小,更好的表述光的反射规律,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(4)法线经过入射点垂直于镜面,所以,法线位置都没有不变;甲图中,入射光线位置发生了改变,所以,反射光线位置也发生改变;乙图中,入射光线不变,所以,反射光线位置也没有改变;反射光线始终和入射光线、法线在同一平面内,由图可知,两实验中,反射光线都不在右侧白板平面内,所以,右侧白板上都看不到反射光线,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
19.
【详解】因入射光线与水平面成30°,而反射光线是竖直向下的,所以入射光线与反射光线的夹角为
30°+90°=120°
则反射角为60°,因法线为入射光线与反射光线的角平分线,则可确定其位置,然后作法线的垂直线就可确定平面镜的位置了,如图所示:
20.
【详解】由光的反射定律可知,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射光线、入射光线与法线在同一平面内,法线垂直于反射面,入射光线与法线的夹角为入射角i。如图所示:
21.
【详解】先过第一次入射点垂直镜面作出法线,再根据反射角等于入射角画出反射光线,同理先作法线,注意第二次反射的反射光线与第一次反射的入射光线平行,如图所示:
22.
【详解】作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,再过入射点作法线的垂线,即为平面镜的位置;由题意知,反射光线和入射光线的夹角为100°,根据光的反射定律可知,反射角等于入射角为50°,如图所示:
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