内容正文:
八年级暑假
第08讲 光的反射
学习目标导航
1. 学习掌握光的反射定律
2. 熟练运用光的反射画图
课前预习
1、光的反射现象
(1)光在传播的过程中,遇到两种介质交界面(或物体表面)时,有一部分光返回原来的介质中的现象叫做光的反射。
(2)光的反射分为漫反射和镜面反射两类,镜面反射反射面平滑,漫反射反射平面不平整,凹凸不平。
(3)镜面反射和漫反射的相同点就是都遵循反射定律。
2、光的反射定律
(1)入射光线、反射光线、法线同在同一个平面内(共面);
(2)反射光线、入射光线分别位于法线的两侧(分居);
(3)反射角等于入射角(等角)。
3、光的反射定律实验
实验目的:探究光的反射规律。
实验器材:平面镜、激光笔、带刻度的硬纸光屏、支架、夹子。
实验步骤:步骤①按要求组装器材。将平面镜水平放置,然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上;
步骤②用激光笔射出一束激光,用笔记下入射光线和反射光线的位置,并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数,记录在表格中;
步骤③重复实验两次。改变入射光的方向,多测几组入射角和发射角,并将数据填入表格;
步骤④将光屏向前或向后折,观察反射光线;
步骤⑤整理器材。
4、镜面反射、漫反射和光反射的可逆性
(1)反射面是光滑平面,光线平行反射的叫镜面反射;如镜子、平静的水面等;镜面反射遵循光的反射定律。
(2)照射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象叫漫反射。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,表面会把光线向着四面八方反射,所以入射线虽然互相平行,由于各点的法线方向不同,造成反射光线向不同的方向无规则地反射,这种反射称之为“漫反射”。
(3)镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律;当平行光照射时,镜面反射的反射光仍然是平行,而漫反射的反射光线是发散的,向各个方向都有。
(4)光反射时,若光逆着原来反射光线的方向照射到反射面上,则反射光线逆着原来的入射光线照射出去。这说明,光路是可逆的。
知识点详解
知识点一 光的反射
1.当光射到物体表面时,有一部份光会被物体反射回来,这种现象叫做光的反射。
2.我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
3.有关光的反射的基本概念
(1)入射点:光线射到镜面上的点,通常用“O”表示;
(2)法线:过光的入射点所作的与反射面垂直的直线,通常用“ON”表示;
(3)入射光线:射到反射面上的光线;
(4)反射光线:被反射面反射后的光线;
(5)入射角:入射光线与法线的夹角;
(6)反射角:反射光线与法线间的夹角。
知识点二 探究光的反射定律的实验
【实验目的】探究光的反射定律
【实验器材】可折叠的硬白纸板、平面镜、激光笔、量角器
【实验步骤】
1.把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,直线ON即为平面镜的法线。
2.用激光笔将一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,在纸板上出现了入射光线和反射光线的径迹。
3.把纸板右半边向前或向后折,反射光线的径迹消失。
4.将纸板恢复平整,用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
在光线径迹上选择一点确定光线的位置 画出光线的径迹
5.改变光束的入射方向,重做两次。换另其他颜色的笔,记录光的径迹。
取下纸板,用量角器测量NO两侧的入射角和反射角。
【实验表格】(参考数据)
入射角
反射角
第一次
45°
45°
第二次
30°
30°
第三次
60°
60°
【实验分析】
1.当纸板向前向后折时,反射光线从纸板上消失,纸板恢复平整后,反射光线重新出现,说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
2.实验过程中发现,反射光线和入射光线始终在法线的两侧。
3.由实验表格中数据可知,反射角等于入射角。
【实验结论】光反射时,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角。
【注意事项】
1.白纸板的作用:由于白纸表面粗糙,光沿纸板传播时,有部分光反射到各个方向,从而显示光路。
2.如果让光从之前记录的某次反射光线径迹逆着反射光线的方向射到镜面,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,在反射现象中,光路是可逆的。
3.入射角与反射角之间存在因果关系,反射角总是随入射角的变化而变化而变化,因而只能说反射角等于入射角,不能说成入射角等于反射角。
4.垂直入射时,入射角为0度,反射角亦等于0度。
5.白纸板上只有入射光线没有反射光线的原因:白纸板不垂直于平面镜。
如图所示,当白纸板不垂直于平面镜时,入射光线既处在纸板的平面内,又处在垂直于平面镜的虚线平面内,当光线反射时,将沿着虚线平面射出,故在纸板上看不到反射光线。
【例1】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,可绕接缝ON翻折。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。
【变式1】为了“探究光反射时的规律”。实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光笔、量角器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图1、图2所示的实验。
(1)让入射光沿AO方向射向镜面,在纸板NOF上可看到反射光OB,若将纸板NOF向后折,将 ________(选填“能”或“不能”)观察到反射光,这说明反射光线,入射光线应在________________。
(2)改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,测量入射角∠i和反射角∠r,将数据记录在表中,根据数据得出的结论是∠r ________∠i。
次数
i
r
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
(3)请在图3中画出相应的反射光线。
(4)若在图1中将一束光贴若纸板沿BO方向射到O点,光会沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中,________________________。
【变式2】如图所示,在探究光的反射定律时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一块纸板垂直立在平面镜上。
(1)让激光笔贴着纸板照射向平面镜是为了在纸板上 ________________;
(2)当光贴着纸板A沿EO入射时,反射光线在纸板B上沿OF射出,为了便于测量和研究,需要把光路记录在纸板上,你的方法是 ________________________________;
(3)量出此时的入射角和反射角分别为∠i和∠r,发现两角的度数相等,接下来应该进行的操作是 ________________________________________________________________________;
(4)将纸板B绕ON向后转动,不能在纸板B上看到反射光线,由此可以得出结论:入射光线、法线和反射光线 ________________________________。
知识点三 光的反射的应用
1.用光的反射解释平面镜成虚像的原因:物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的,这些光线的反向延长线相交于一点,从人眼的角度看过去,好像这些光线是从这一点发出的,因此人们就看到了物体的像。因为这个像不是实际光线会聚形成的,所以不能呈现在光屏上,只能通过人眼观察到,故称为虚像(不是由实际光线会聚而成)。
2.光线连续经过两个夹角为90°的平面镜反射时,将沿平行于入射光线的反方向射出,这样的平面镜组合称为角反射器,在生活中的应用是自行车尾灯。
角反射器 自行车尾灯
如上左图所示,由光的反射定律可知,∠1=∠2,∠3=∠4,易证∠1+∠3=90°,所以∠1+∠2+∠3+∠4=180°,所以光线a∥c。
如上右图所示,自行车尾灯本身不发光,它是将汽车发出的光线中的红色光线反射回去,让司机可以看到,避免发生交通事故。
【例1】如图是湖边常看到的“倒影”现象,它的成因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【例2】当动车行驶在长隧道时,车窗旁的乘客伸出手掌,结果在车窗中看到了两只“手掌”,这是光的 ________现象,若手掌向窗户靠近,车窗中“手掌”大小将________。
知识点四 光的反射作图
1.已知光源S、平面镜和反射光线经过的点A,作光路图的方法(将军饮马法)
(1)作图规则:
光线画实线,辅助连接线、光线的反向延长线画虚线,有垂直关系的线段交叉点要画出直角符号。
(2)作图思路:
①由像和物关于平面镜对称可确定像点;
②由反射光线的反向延长线经过像点可确定反射光线;
③由反射光线和平面镜的焦点可确定入射点;
④由入射点和光源可确定入射光线。
(3)作图步骤:
①先用对称法法作出光源S的像点S'点;
②由于A点在反射光线上,像点在反射光线的反向延长线上,故用线连接S'A,交平面镜于O,O点即为入射点,AO为反射光线,用实线画出,S'O为反射光线的反向延长线,用虚线画出;
③用实线连接SO,SO为入射光线,标上所有光线的方向。
2.已知入射光线和反射光线画出平面镜的作图方法
(1)作图思路:
因为法线和平面镜垂直,所以确定平面镜方向实际上就是确定法线的方向,由光的反射定律可知,法线是入射光线和反射光线夹角的平分线,故先做出入射光线和反射光线夹角的平分线,再根据入射点确定平面镜的方向。
(2)作图步骤:
①用虚线作入射光线和反射光线夹角的平分线,该平分线就是平面镜的法线。
②过入射点用实线做法线的垂线,该垂线就是平面镜反射面位置,画上垂直符号和阴影。
【例1】在图中画出入射光线的反射光线,并标出反射角大小。
【例2】小明的乒乓球掉到沙发下,小明同学借助平面镜反射灯光找到了乒乓球。图中已标示了入射光线与反射光线等,请在图中适当位置画出平面镜,并标出镜面与水平方向的夹角大小。
【例3】平面镜前有一点光源S,它发出的两条光经平面镜反射后的经迹如图所示,请你通过作图确定出点光源S的具体位置,并补充完整光路图。
知识点五 镜面反射和漫反射
1.镜面反射:平行光射到光滑的反射面上时,反射光仍然被平行的反射出去;
2.漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,反射光将沿各个方向反射出去;
3.镜面反射和漫反射的相同点:都是反射现象,都遵守反射定律;
不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;
4.生活中的漫反射和镜面反射:
(1)下雨天的夜晚,向光走要走暗处,背光走要走亮处。
因为积水表面发生镜面反射,无水地面发生漫反射,向着光,积水处反射较多光线进入人眼,无水处较少光线进入人眼,人们会觉得积水处更亮;背着光,积水处无反射光线进入人眼,无水处较少光线进入人眼,人们会觉得无水处更亮。
(2)电影屏幕要粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光反射到四处。
(3)黑板上“反光”是在该处发生了镜面反射。
【例】如图所示,是生活中两种光的反射现象,下列关于它们说法正确的是( )
A.甲图属于漫反射
B.乙图的反射不遵循光的反射定律
C.甲图中任何方向看反射面都很亮
D.乙图的反射更利于各个方向的人看到反射面
知识点六 凹面镜和凸面镜
1.凹面镜
(1)用球面内表面作反射面的面镜叫凹面镜。
(2)凹面镜对光的作用:凹面镜使平行光束会聚,使点光源的光线变为平行光。
(3)焦点:平行光线经反射后会聚到一点,该点称为焦点,用字母“F”表示。实际光线会聚而成的点称为实焦点,实际光线的反向延长线会聚而成的点称为虚焦点。
(4)凹面镜的应用
①手电筒的反光装置:将灯泡置于手电筒反光碗的焦点上时,灯泡发出的光经反射后以近似平行光的形式射出。
②太阳灶:将烧水壶置于太阳灶反光碗的焦点上时,太阳光经反射后会聚于烧水壶处加热水壶。
2.凸面镜
(1)用球面外表面作反射面的面镜叫凸面镜。
(2)凸面镜对光的作用:凸面镜使平行光束发散,将多个方向会聚的光反射到同一个方向。
(3)凸面镜成像特点:正立缩小的虚像。
(4)凸面镜的应用
汽车后视镜、转角镜:将更广范围内的景物发出的光线通过凸面镜反射到观察者的眼中,可以扩大视野。
汽车后视镜
【例】下列说法正确的是( )
A.甲图:晚上汽车车灯灯光在干燥的沥青路面发生镜面反射
B.乙图:晚上汽车车灯灯光在湖湿的沥青路面发生漫反射
C.丙图:太阳灶利用了凹面镜对光的会聚作用
D.丁图:汽车后视镜是平面镜,方便司机观察后方情况
解题技巧:
1.入射光线不变,镜面旋转θ度,法线也旋转θ度,从而入射角减小(或增大)θ度,反射角也随之减小(或增大)θ度,反射光线相对于入射光线旋转2θ度。
2.如果想在平面镜内看到全身像,镜子高度至少为身高的一半。
如图所示,在人眼A,人像头顶B、人像脚底C构成的三角形ABC中,平面镜上端点M为边AB的中点,平面镜下端点N为边AC的中点,故平面镜MN为三角形ABC的中位线,故。
课堂作业
1. 下列成语所描绘的光现象中,由于光的反射形成的是( )
A.立竿见影 B.凿壁偷光 C.镜花水月 D.坐井观天
2. 黑暗的房间里有两盏电灯,只有一盏灯点亮,但人能看到未点亮的灯泡。以下对于“看到未点亮灯泡”所画的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
3. 如图,小舟利用平面镜研究光的反射定律,下列说法错误的是( )
A.AO是入射光线
B.反射角等于30°
C.将激光笔靠近N时,光线OB会靠近ON
D.绕ON前后转动F板,F板上观察不到光线
4. 用如图所示的装置探究光的反射规律。纸板由、两部分组成,可以绕翻折,为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是( )
A.改变光线与的夹角 B.沿向后转动纸板
C.改变纸板与平面镜之间的夹角 D.沿向后转动纸板
5. 甲、乙两束光线射至界面并被反射,由图可知,甲、乙两束光线的反射角分别为( )
A.90 °60° B.90°30° C.0°60° D.0°30°
6. 一束光线垂直入射到平面镜上,要想使反射光线从原来位置偏转60度,可采取下列哪种办法( )
A.将平面镜顺时针旋转60度
B.将平面镜顺时针旋转30度
C.将入射光线远离法线偏转30度
D.将入射光线远离法线偏转15度
7. 水平放置的平面镜将一束光线SO反射至竖直墙壁的A点,如图所示,要使反射光线射向B点,下列操作正确的是( )
A.仅将入射光线SO绕O点顺时针转动
B.仅将平面镜M绕O点逆时针转动
C.仅将平面镜M向上平移
D.仅将平面镜M向下平移
8. 下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
9. 晚上,在桌上铺一张白纸,把一块小平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,如图,从侧面看去( )
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射 B.镜子比较暗,它发生了漫反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射 D.白纸比较亮,它发生了漫反射
10. 如图所示,用手电筒对着平面镜中像照射时,观察到的像比原来亮多了,其原因是 ( )
A.镜子比原来亮,所以像也变亮
B.光射到像上,所以会变亮
C.有光照射,更便于观察,所以觉得像变亮了
D.光反射到物上,物变亮,所以像也变亮
11. 小明去商场买鞋,站在竖直放置于水平地面上40cm高的试鞋镜前面时,看不到自己穿的鞋的像,如图所示。下列措施中能让他看到镜中鞋的像的是( )
A.小明离镜子远一些 B.穿着鞋的脚抬高一些
C.将镜子绕底边逆时针旋转一些 D.弯腰或下蹲一些
12. 坐在教室里边上的同学会看不清黑板上的字,这种现象俗称为“反光”,如果用投影仪投射到白色幕布或白色墙面上,坐在教室里各个位置上都能看清幕布或墙上的图像,对于这两种现象,是否遵守光的反射定律,下列说法中正确的是( )
A.前者遵守,后者不遵守 B.前者不遵守,后者遵守
C.两种情况都不遵守 D.两种情况都遵守
13. 下列说法中正确的是( )
A.凸面镜对光有会聚作用,凹面镜对光有发散作用
B.汽车的观后镜是用凸面镜
C.太阳灶用的是凸面镜
D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜子是用凹面镜
14. 太阳光与水平面成25°角射到平静的湖面上,则反射角为__度;若太阳光垂直射向湖面,则反射角是________度,光线的传播方向改变了________度.
15. 如图所示,入射光线与平面镜镜面之间的夹角为20°,若使反射光线与入射光线之间的夹角变为100°,则平面镜应绕过O点的轴沿________时针转过________。
16. 镜子在生活中随处可见,宁宁乘坐出租车时坐在后排,通过车内的后视镜看到了司机的眼睛。此时司机________(选填“能”或“不能”)看到宁宁的眼睛,此现象说明________________________。
17. 身高1.6m的人站在高1m的站在平面镜前2m处,在镜中的像高是________m,像距人________m,若她向平而镜靠近0.5m,则她和像的距离变化_________m;将一块木板在镜子后面1m处,如图所示,这时她_________(选填“仍能”或“不能”)在镜中看到自己的像。
18. 如图所示,三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面,三条反射光线________(选填“会”或“不会”)平行射出,我们把这种反射称为________(选填“镜面反射”或“漫反射”),这种反射是否遵循光的反射定律?________。(选填“是”或“否”);请在图中画出光线②经过物体表面反射后的反射光线。
19. 雨后天晴的夜晚,人在月光下行走,如图所示,为了不踩到地上的积水,甲同学迎着月光走,应走________(选填“亮”或“暗”)处,因为若迎着月光走,月光射到水面上时,在水面发生的是________(选填“镜面反射”或“漫反射”);乙同学背着月光走,应走________(选填“亮”或“暗”)处。
20. 如图所示,许多建筑采用玻璃进行外墙装潢,这在美化城市的同时却造成了光污染,造成这种污染的主要原因是由于阳光在玻璃表面发生了________(填“镜面”或“漫”),反射另外城市高楼的地下停车场内,在拐角处都安装有大型的________(填“凸面镜”或“凹面镜”),防止出现撞车事故。
21. 如图所示,是一条盘山公路,当汽车在AB路段行驶时,司机由于光________而看不到BC路段的情况;为了看到BC路段情况,人们利用反射规律,应该在________(填“A”、“B”或“C”)位置安装一块面镜,根据你所学知识判断,该面镜最好是________面镜。
22. 如图所示,一束光水平射入潜望镜镜口后,通过潜望镜进入小明的眼睛.请画出光的传播路径
23.阳光与水平面成60°角射向地面,用平面镜使阳光竖直射入井底,在图中画出平面镜的位置,并标明反射角的度数。
22 23
24.画出经图示平面镜组(两镜面互相垂直)反射后的反射光线。
25.小美去鞋店买鞋,如图所示是她站在镜前试鞋的情景。请画出小美的眼睛A点看到鞋面B点在平面镜中所成像的完整光路图。
26.如图所示,S是一个发光点,S′是它在平面镜中成的像,SA是S发出的一束光。请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线。(保留作图痕迹)
24 25 26
27.如图所示是“探究光反射时的规律”的部分实验装置。
实验次数
1
2
3
入射角
反射角
(1)如图甲所示,使纸板与水平桌面上的平面镜________;
(2)在图甲中,使一束光贴着纸板A沿EO射向平面镜上O点,观察反射光线和对应的入射光线。改变光束入射角度,多做几次,描绘每次光的径迹,量出入射角和反射角,记录如表。比较反射角和入射角,可以得出结论,反射角________入射角;
(3)在图甲中,如果让光逆着OF的方向射向平面镜,会看到反射光沿着OE方向射出,这表明,在反射现象中,光路是________的;
(4)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到________现象,表明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;
(5)在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹,这是因为光在纸板上发生了________反射。
课后练习
1.如图所示的光现象中,与小孔成像的原理不相同的是( )
A. 屏幕上的“手影” B. 水中“倒影”
C. 树荫下的圆形光斑 D. 日食现象
2.黑暗的房间里有两盏电灯,只有一盏灯点亮,但人能看到未点亮的灯泡。以下对于“看到未点亮灯泡”所画的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
3.物理学中常用光线来表示一束光,光线表示了光的传播路径和________,而忽略了光的亮度、_______(写一条)等其他性质。一束光线垂直射向平面镜,反射角是_______,保持入射光线方向不变,当镜面绕入射点转过10°时,法线转过________°,反射光线转过_______。
4.完成下面的光路图.
5.在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜放在水平桌面,要在白纸板上同时观察到反射光线和入射光线,需要将白色硬纸板竖直放置在平面镜上;实验时多次改变入射角的大小进行实验,然后得出结论,多次实验的目的是___________。
(2)如图乙,将纸板F绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光___________(存在/不存在);
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板F沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧的___________(上部/下部)会看到反射光线;
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时入射光线仍贴着纸板射向平面镜,法线___________(选填“改变”、“不变”),反射光线___________(选填字母序号);
A.仍在纸板上呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
(5)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这种现象形成的原理___________(是/不是)光的反射规律。
(6)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是___________
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
6.如图所示,相邻两室,一明一暗,在两室之间的墙壁上有一平面镜M,且∠AOC=∠BOC,甲、乙两人分别站在A、B两点,面向平面镜张望,则( )
A.甲可看到乙,乙看不到甲
B.甲、乙相互都可以看到
C.甲看不到乙,乙看不到甲
D.甲看不到乙,乙可看到甲
7.如图所示,a ,b ,c 三条光线可以直接会聚于 P 点,若在 P 点之前如图放置一平面镜,则( )
A.三条反射光线一定交于一点
B.三条反射光线一定不会交于一点
C.三条反射光线有可能交于一点,也可能不交于一点
D.三条反射光线的延长线交于镜面背后一点
8.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
9.如图所示,一束光线与水平面成50°角入射到平面镜上,若要使反射光线沿水平方向射出,则平面镜与水平面的夹角( )
A.一定为60° B.一定为65° C.可能为25° D.可能为50°
10.如图中有两个反射面成钝角的平面镜,镜前放一个物体要产生两个虚像,则物体可以放在 _____区,在镜前观看,不能同时看到两个虚像所在的区域是 __________区。
11.如图所示,一束光与平面镜成30°角从O点射入,则反射角为______;当光线AO绕O点顺时针转动30°角时,反射光线__________转动______角,入射光线与反射光线的夹角为_______;接着平面镜绕O点逆时针转动60°角,反射光线一共转过______角。
12.阳光与水平面成60°角射向地面,用平面镜使阳光竖直射入井底,在图中画出平面镜的位置,并标明平面镜与水平方向所夹锐角的度数。
13.如图,一束光射向平面镜,经反射后的光线射向另一平面镜(图中未画出),再经反射后沿射出,。
①请完成光线经反射的光路图(保留作图痕迹);
②画出平面镜;
③标出两平面镜夹角的度数。
14.航天员舱外作业时,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)
15.兴趣小组用如图所示的装置探究光的反射规律:
实验次数
入射角
反射角
1
20°
70°
2
30°
60°
3
50°
40°
(1)为了显示光路,下列做法不可行的是___________;
A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾
B.使光束贴着纸板射向平面镜
C.抽尽玻璃缸中空气在黑暗中进行
(2)图中红光激光笔发出的光相当于_________线,当绿光激光笔向镜面靠近时,反射角_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)实验中小明三次改变入射角的大小,测得数据如表所示,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你分析小明测量实验数据过程中出现的问题可能是_______________________;
(4)从A侧往B侧看,当我们观察到__________现象时证明反射光线、入射光线和法线在同一平面。
16.如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。
(1)A点与光屏在水中所成的像是________像(选填“虚”或“实”);
(2)A点与水面相距2m,则A与它在水中的像之间的距离为_________ m;
(3)若光斑B向右移动了1.6m,说明水位______(选填“上升”或“下降”)了______ m。
17.自行车尾灯能将照射过来的光原方向反射回去,下列光路中正确的是( )
A. B.C. D.
18.在皮鞋擦过鞋油,还要用鞋刷或软布反复擦几下,越擦越亮,这是由于( )
A.反复擦可增加漫反射效果
B.反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑,增加表面光滑程度,增加镜面反射效果
C.鞋油反光性能比皮革好,反复擦可使鞋油均匀分布,增加漫反射效果
D.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果
19.如图所示,在暗室中用手电筒照射挂在白色高墙上的小镜子,人在侧面看被照射部分( )
A.墙和镜子看上去都较暗
B.墙和镜子看上去都较亮
C.墙是白色明亮的,镜子是暗的
D.墙是暗的,镜子是明亮的
20.多媒体教室中的投影银幕是用粗糙的白布做成的,其一是利用光的_________使教室里每位同学都能看到画面;其二是白布能反射_____________颜色的光,使同学们能看到色彩正常的画面.
21.1905年,英国车手多萝西莱维发明了汽车后视镜,以便于观察后方来车。目前,各学校学生很多都乘坐校车,校车两侧的后视镜用的是___________(填“凸透镜”、“凹透镜”、“平面镜”、“凸面镜”或“凹面镜”),物体通过该光学元件成正立的___________(填“实像”或“虚像”)。选用该光学元件的优势是___________。
22.如图所示,三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面上,三条反射光线______(选填“会”或“不会”)平行射出,这种反射__________(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
23.我国自主研发的世界上最大口径的射电望远镜—“天眼”(如图)对光有___________(填“会聚”或“发散”)作用;每年冬至正午的阳光照射到乾清宫地面铺设的金砖上,光洁如镜面的金砖发生___________反射(选填“镜面反射”或“漫反射”),可以将宝座上方的牌匾照亮。
24.如图是一个简易的潜望镜,当一条光线射入潜望镜后发生两次反射,请完成作图。
25.如图所示,A、B是镜前一点光源S发出的光线经平面镜M反射后的两条反射光线,请在图中标出点光源S和像点 的位置,并完成光路图(保留作图痕迹)。
24 25
26.“小科学家”比赛中,有一个项目是“反弹击物”(如图),要求参赛者将皮球射到平面镜上,经平面镜反弹击中目标区内的物体.参赛者在发射区沿哪一方向射球,最有可能击中目标( )
A.沿OA方向 B.沿OB方向
C.沿OC方向 D.沿OD方向
27.如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,则在晚上开车时,以下说法正确的是( )
A.潮湿的路面更容易发生光的漫反射
B.只有干燥的路面发生光的反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
28.小华同学参观盐城海盐博物馆,看到一个放在玻璃罩中的展品A(可拍照)。小华同学想用相机拍下来回家慢慢研究,展馆中的灯光比较暗,下列哪种方式拍照最清晰( )
A.从1处向下拍,且用闪光灯
B.从1处向下拍,不用闪光灯
C.从2处斜向下拍,且用闪光灯
D.从2处斜向下拍,不用闪光灯
29.如图所示是一个长方体魔术箱,魔术箱左右两侧中心各有一个小孔,顶部的中央有一条窄缝,将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中,使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入,观众惊奇地看到激光束居然能从右侧小孔射出,遮光板并没有挡住激光束的传播。若魔术箱内只使用了平面镜,则平面镜的数量至少是( )
A.2块 B.3块 C.4块 D.5块
30.如图是艺术体操训练房的俯视图,训练房的北墙有一大平面镜,当老师从室外进入到图示位置时,甲、乙、丙、丁四位同学能通过平面镜观察到老师的是( )
A.甲和乙
B.甲和丁
C.丙和丁
D.丁
31.如图所示,一条盘山公路,当汽车在AB路段行驶时,司机看不到BC路段的情况,人们利用光的反射,可以在___________(填“A”、“B”或“C”)位置安装一块面镜,该面镜最好是___________镜。
32.雨后夜晚,道路湿滑,月光照到地面上发生_______反射,月光照到水面上,发生_______反射(以上均选填“镜面”或“漫”)。当我们背着月光走时,我们看到的________处是水面。
33.为了把太阳光反射到一座洞口朝向正东方向的水平涵洞中去,某同学设计安装了一块能自动调节方向的平面镜M,如图所示正午时刻,太阳光垂直于水平地面照射,图中表示平面镜方向的那个角度应为α=______;午后,随着太阳西斜,α应适当______(选填“增大”“减小”)。
34.如图所示,一块平面镜放在圆筒的中心处,平面镜正对筒壁上一点光源S,点光源发出一束光垂直射向平面镜。平面镜从图示位置开始绕圆筒中心O逆时针匀速转动,在转动过20°角时,点光源在镜中所成的像绕中心O转过的角度为θ1,反射光线转过的角度为θ2,则θ1=______°,θ2=______°。
35.鞋店的地板上,有一块靠墙的平面镜,店员为了顾客方便,通常不会把θ设为90°,假设从顾客脚部发出的光线,与平面镜形成45°角;而反射光线进入顾客的眼睛时,和水平形成60°角,则平面镜与地板形成的角度θ为______度。
36.如图所示,点S为光源,点S'为S通过平面镜所成的像,在光源发出的光线中,有一条经平面镜反射后经过点A,S、A、S'恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点。
(1)试用作图法画出这条光线,并写出作图过程;
(2)试求这条光线的入射角和反射角。
37.有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
38.该装置是一种显示微小形变的装置,它可以把微小形变“放大”到直接看出来,方法是这样的:在一张桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到一个刻度尺P上,形成一个光点,如果当在箭头所指处用力向下压桌面,使桌面发生形变时,M上的入射角_______(选填“变大”、“变小”或“不变”),光点就会在刻度尺上出现明显的移动,在图中,刻度尺上光点将会向_______(选填“上”或“下”)移动,我们在以前的实验中也用到了此法,如_________(举出一例即可)。
39.镜OM与ON的夹角为θ,一条平行于平面镜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返回。则两平面镜之间的夹角不可能是( )
A.6° B.8° C.9° D.10°
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第08讲 光的反射
学习目标导航
1. 学习掌握光的反射定律
2. 熟练运用光的反射画图
课前预习
1、光的反射现象
(1)光在传播的过程中,遇到两种介质交界面(或物体表面)时,有一部分光返回原来的介质中的现象叫做光的反射。
(2)光的反射分为漫反射和镜面反射两类,镜面反射反射面平滑,漫反射反射平面不平整,凹凸不平。
(3)镜面反射和漫反射的相同点就是都遵循反射定律。
2、光的反射定律
(1)入射光线、反射光线、法线同在同一个平面内(共面);
(2)反射光线、入射光线分别位于法线的两侧(分居);
(3)反射角等于入射角(等角)。
3、光的反射定律实验
实验目的:探究光的反射规律。
实验器材:平面镜、激光笔、带刻度的硬纸光屏、支架、夹子。
实验步骤:步骤①按要求组装器材。将平面镜水平放置,然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上;
步骤②用激光笔射出一束激光,用笔记下入射光线和反射光线的位置,并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数,记录在表格中;
步骤③重复实验两次。改变入射光的方向,多测几组入射角和发射角,并将数据填入表格;
步骤④将光屏向前或向后折,观察反射光线;
步骤⑤整理器材。
4、镜面反射、漫反射和光反射的可逆性
(1)反射面是光滑平面,光线平行反射的叫镜面反射;如镜子、平静的水面等;镜面反射遵循光的反射定律。
(2)照射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象叫漫反射。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,表面会把光线向着四面八方反射,所以入射线虽然互相平行,由于各点的法线方向不同,造成反射光线向不同的方向无规则地反射,这种反射称之为“漫反射”。
(3)镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律;当平行光照射时,镜面反射的反射光仍然是平行,而漫反射的反射光线是发散的,向各个方向都有。
(4)光反射时,若光逆着原来反射光线的方向照射到反射面上,则反射光线逆着原来的入射光线照射出去。这说明,光路是可逆的。
知识点详解
知识点一 光的反射
1.当光射到物体表面时,有一部份光会被物体反射回来,这种现象叫做光的反射。
2.我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
3.有关光的反射的基本概念
(1)入射点:光线射到镜面上的点,通常用“O”表示;
(2)法线:过光的入射点所作的与反射面垂直的直线,通常用“ON”表示;
(3)入射光线:射到反射面上的光线;
(4)反射光线:被反射面反射后的光线;
(5)入射角:入射光线与法线的夹角;
(6)反射角:反射光线与法线间的夹角。
知识点二 探究光的反射定律的实验
【实验目的】探究光的反射定律
【实验器材】可折叠的硬白纸板、平面镜、激光笔、量角器
【实验步骤】
1.把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,直线ON即为平面镜的法线。
2.用激光笔将一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,在纸板上出现了入射光线和反射光线的径迹。
3.把纸板右半边向前或向后折,反射光线的径迹消失。
4.将纸板恢复平整,用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
在光线径迹上选择一点确定光线的位置 画出光线的径迹
5.改变光束的入射方向,重做两次。换另其他颜色的笔,记录光的径迹。
取下纸板,用量角器测量NO两侧的入射角和反射角。
【实验表格】(参考数据)
入射角
反射角
第一次
45°
45°
第二次
30°
30°
第三次
60°
60°
【实验分析】
1.当纸板向前向后折时,反射光线从纸板上消失,纸板恢复平整后,反射光线重新出现,说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
2.实验过程中发现,反射光线和入射光线始终在法线的两侧。
3.由实验表格中数据可知,反射角等于入射角。
【实验结论】光反射时,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角。
【注意事项】
1.白纸板的作用:由于白纸表面粗糙,光沿纸板传播时,有部分光反射到各个方向,从而显示光路。
2.如果让光从之前记录的某次反射光线径迹逆着反射光线的方向射到镜面,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,在反射现象中,光路是可逆的。
3.入射角与反射角之间存在因果关系,反射角总是随入射角的变化而变化而变化,因而只能说反射角等于入射角,不能说成入射角等于反射角。
4.垂直入射时,入射角为0度,反射角亦等于0度。
5.白纸板上只有入射光线没有反射光线的原因:白纸板不垂直于平面镜。
如图所示,当白纸板不垂直于平面镜时,入射光线既处在纸板的平面内,又处在垂直于平面镜的虚线平面内,当光线反射时,将沿着虚线平面射出,故在纸板上看不到反射光线。
【例1】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,可绕接缝ON翻折。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
【解析】解: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,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°;
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。故答案为:同一平面内;40°;OE。
【变式1】为了“探究光反射时的规律”。实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光笔、量角器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图1、图2所示的实验。
(1)让入射光沿AO方向射向镜面,在纸板NOF上可看到反射光OB,若将纸板NOF向后折,将 ________(选填“能”或“不能”)观察到反射光,这说明反射光线,入射光线应在________________。
(2)改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,测量入射角∠i和反射角∠r,将数据记录在表中,根据数据得出的结论是∠r ________∠i。
次数
i
r
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
(3)请在图3中画出相应的反射光线。
(4)若在图1中将一束光贴若纸板沿BO方向射到O点,光会沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中,________________________。
【答案】(1)不能;同一平面上;(2)=;(3)见解答;(4)光路是可逆的。
【解析】解:(1)实验中,把纸板NOF向后折,在纸板上不能看到反射光,说明反射光已经不在纸板上了,而此时左右2个纸板也不在同一个平面了,由此说明:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;
(2)根据表格中的实验数据,由反射角和入射角的度数可得出结论:在光的反射现象中,反射角等于入射角,即∠r=∠i。
(3)先过入射点O垂直界面作出法线,再在法线右侧从O开始画出反射光线,注意反射角等于入射角,如图所示:
(4)如果让光沿BO方向射到镜面,会发现反射光沿OA方向射出,这表明在反射现象中,光路是可逆的。故答案为:(1)不能;同一平面上;(2)=;(3)见解答;(4)光路是可逆的。
【变式2】如图所示,在探究光的反射定律时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一块纸板垂直立在平面镜上。
(1)让激光笔贴着纸板照射向平面镜是为了在纸板上 ________________;
(2)当光贴着纸板A沿EO入射时,反射光线在纸板B上沿OF射出,为了便于测量和研究,需要把光路记录在纸板上,你的方法是 ________________________________;
(3)量出此时的入射角和反射角分别为∠i和∠r,发现两角的度数相等,接下来应该进行的操作是 ________________________________________________________________________;
(4)将纸板B绕ON向后转动,不能在纸板B上看到反射光线,由此可以得出结论:入射光线、法线和反射光线 ________________________________。
【答案】(1)显示光路;(2)用量角器代替纸板做实验;(3)多次改变入射光线的方向,改变入射角的大小;(4)在同一平面内。
【解析】解:(1)在实验过程中,纸板与平面镜应垂直放置,同时在实验时让光线贴着纸板入射,这样是为了在纸板上显示光路;
(2)为了便于测量和研究,需要把光路记录在纸板上,可以用量角器代替纸板,这样就可以直接读出反射角和入射角的大小,进行比较;
(3)在探究“光的反射定律”实验时,要探究反射角与入射角的关系,应该多次改变入射光线的方向,改变入射角的大小,这样才能得到普遍性规律;
(4)在实验过程中,将纸板向前或向后折,是为了验证反射光线与入射光线在同一平面内,此时在纸板B上将不能看到反射光线。故答案为:(1)显示光路;(2)用量角器代替纸板做实验;(3)多次改变入射光线的方向,改变入射角的大小;(4)在同一平面内。
知识点三 光的反射的应用
1.用光的反射解释平面镜成虚像的原因:物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的,这些光线的反向延长线相交于一点,从人眼的角度看过去,好像这些光线是从这一点发出的,因此人们就看到了物体的像。因为这个像不是实际光线会聚形成的,所以不能呈现在光屏上,只能通过人眼观察到,故称为虚像(不是由实际光线会聚而成)。
2.光线连续经过两个夹角为90°的平面镜反射时,将沿平行于入射光线的反方向射出,这样的平面镜组合称为角反射器,在生活中的应用是自行车尾灯。
角反射器 自行车尾灯
如上左图所示,由光的反射定律可知,∠1=∠2,∠3=∠4,易证∠1+∠3=90°,所以∠1+∠2+∠3+∠4=180°,所以光线a∥c。
如上右图所示,自行车尾灯本身不发光,它是将汽车发出的光线中的红色光线反射回去,让司机可以看到,避免发生交通事故。
【例1】如图是湖边常看到的“倒影”现象,它的成因是( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【答案】B
【解析】解:湖边常看到的“倒影”是平面镜成像现象,属于光的反射。故选:B。
【例2】当动车行驶在长隧道时,车窗旁的乘客伸出手掌,结果在车窗中看到了两只“手掌”,这是光的 ________现象,若手掌向窗户靠近,车窗中“手掌”大小将________。
【答案】反射;不变
【解析】解:车窗旁的乘客伸出手掌,结果在车窗中看到了两只手掌,这是平面镜成像,平面镜成像属于光的反射现象;由平面镜成像特点之一,物像等大可知,若手掌向窗户靠近,车窗中的像的大小不变。故答案为:反射;不变。
知识点四 光的反射作图
1.已知光源S、平面镜和反射光线经过的点A,作光路图的方法(将军饮马法)
(1)作图规则:
光线画实线,辅助连接线、光线的反向延长线画虚线,有垂直关系的线段交叉点要画出直角符号。
(2)作图思路:
①由像和物关于平面镜对称可确定像点;
②由反射光线的反向延长线经过像点可确定反射光线;
③由反射光线和平面镜的焦点可确定入射点;
④由入射点和光源可确定入射光线。
(3)作图步骤:
①先用对称法法作出光源S的像点S'点;
②由于A点在反射光线上,像点在反射光线的反向延长线上,故用线连接S'A,交平面镜于O,O点即为入射点,AO为反射光线,用实线画出,S'O为反射光线的反向延长线,用虚线画出;
③用实线连接SO,SO为入射光线,标上所有光线的方向。
2.已知入射光线和反射光线画出平面镜的作图方法
(1)作图思路:
因为法线和平面镜垂直,所以确定平面镜方向实际上就是确定法线的方向,由光的反射定律可知,法线是入射光线和反射光线夹角的平分线,故先做出入射光线和反射光线夹角的平分线,再根据入射点确定平面镜的方向。
(2)作图步骤:
①用虚线作入射光线和反射光线夹角的平分线,该平分线就是平面镜的法线。
②过入射点用实线做法线的垂线,该垂线就是平面镜反射面位置,画上垂直符号和阴影。
【例1】在图中画出入射光线的反射光线,并标出反射角大小。
【答案】
【例2】小明的乒乓球掉到沙发下,小明同学借助平面镜反射灯光找到了乒乓球。图中已标示了入射光线与反射光线等,请在图中适当位置画出平面镜,并标出镜面与水平方向的夹角大小。
【答案】
【例3】平面镜前有一点光源S,它发出的两条光经平面镜反射后的经迹如图所示,请你通过作图确定出点光源S的具体位置,并补充完整光路图。
【答案】
知识点五 镜面反射和漫反射
1.镜面反射:平行光射到光滑的反射面上时,反射光仍然被平行的反射出去;
2.漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,反射光将沿各个方向反射出去;
3.镜面反射和漫反射的相同点:都是反射现象,都遵守反射定律;
不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;
4.生活中的漫反射和镜面反射:
(1)下雨天的夜晚,向光走要走暗处,背光走要走亮处。因为积水表面发生镜面反射,无水地面发生漫反射,向着光,积水处反射较多光线进入人眼,无水处较少光线进入人眼,人们会觉得积水处更亮;背着光,积水处无反射光线进入人眼,无水处较少光线进入人眼,人们会觉得无水处更亮。
(2)电影屏幕要粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光反射到四处。
(3)黑板上“反光”是在该处发生了镜面反射。
【例】如图所示,是生活中两种光的反射现象,下列关于它们说法正确的是( )
A.甲图属于漫反射
B.乙图的反射不遵循光的反射定律
C.甲图中任何方向看反射面都很亮
D.乙图的反射更利于各个方向的人看到反射面
【答案】D
【解析】解:AC、甲图中平行射入,平行射出为镜面反射,不是任何方向看反射面都很亮,故AC错误;
BD、乙图中物体表面是凹凸不平的,平行光线入射到粗糙的反射面上,反射光线射向四面八方,进入不同方向的人的眼睛,不同方向的人们都能看到,是漫反射,遵循光的反射定律,故B错误,D正确;故选:D。
知识点六 凹面镜和凸面镜
1.凹面镜
(1)用球面内表面作反射面的面镜叫凹面镜。
(2)凹面镜对光的作用:凹面镜使平行光束会聚,使点光源的光线变为平行光。
(3)焦点:平行光线经反射后会聚到一点,该点称为焦点,用字母“F”表示。实际光线会聚而成的点称为实焦点,实际光线的反向延长线会聚而成的点称为虚焦点。
(4)凹面镜的应用
①手电筒的反光装置:将灯泡置于手电筒反光碗的焦点上时,灯泡发出的光经反射后以近似平行光的形式射出。
②太阳灶:将烧水壶置于太阳灶反光碗的焦点上时,太阳光经反射后会聚于烧水壶处加热水壶。
2.凸面镜
(1)用球面外表面作反射面的面镜叫凸面镜。
(2)凸面镜对光的作用:凸面镜使平行光束发散,将多个方向会聚的光反射到同一个方向。
(3)凸面镜成像特点:正立缩小的虚像。
(4)凸面镜的应用
汽车后视镜、转角镜:将更广范围内的景物发出的光线通过凸面镜反射到观察者的眼中,可以扩大视野。
汽车后视镜
【例】下列说法正确的是( )
A.甲图:晚上汽车车灯灯光在干燥的沥青路面发生镜面反射
B.乙图:晚上汽车车灯灯光在湖湿的沥青路面发生漫反射
C.丙图:太阳灶利用了凹面镜对光的会聚作用
D.丁图:汽车后视镜是平面镜,方便司机观察后方情况
【答案】C【解析】A.干燥的沥青路面的反射面是粗糙的,晚上汽车车灯灯光在干燥的沥青路面发生漫反射,故A错误;
B.湖湿的沥青路面的反射面是光滑的,晚上汽车车灯灯光在湖湿的沥青路面发生镜面反射,故B错误;
C.凹面镜对光有会聚作用,太阳灶就是利用了这一原理制成的,故C正确;
D.汽车后视镜是凸面镜,有扩大视野的作用,方便司机观察后方情况,故D错误。故选C。
解题技巧:
1.入射光线不变,镜面旋转θ度,法线也旋转θ度,从而入射角减小(或增大)θ度,反射角也随之减小(或增大)θ度,反射光线相对于入射光线旋转2θ度。
2.如果想在平面镜内看到全身像,镜子高度至少为身高的一半。
如图所示,在人眼A,人像头顶B、人像脚底C构成的三角形ABC中,平面镜上端点M为边AB的中点,平面镜下端点N为边AC的中点,故平面镜MN为三角形ABC的中位线,故。
课堂作业
1. 下列成语所描绘的光现象中,由于光的反射形成的是( )
A.立竿见影 B.凿壁偷光 C.镜花水月 D.坐井观天
【答案】C
【解析】AB.立竿见影、凿壁偷光是光沿直线传播的应用,故AB不符合题意;
C.镜花水月,水中的月亮是,由于光的反射形成的虚像,故C符合题意;
D.坐井观天,当井中无水时原理是光沿直线传播,当井中有水时,原理是光的折射,故D不符合题意。故选C。
2. 黑暗的房间里有两盏电灯,只有一盏灯点亮,但人能看到未点亮的灯泡。以下对于“看到未点亮灯泡”所画的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点亮的灯泡属于光源,会发出光,未点亮的灯泡会反射点亮的灯泡的光线,使光线进入人的眼睛,从而人看到了未点亮的灯泡,故D光路图正确,ABC错误。故选D。
3. 如图,小舟利用平面镜研究光的反射定律,下列说法错误的是( )
A.AO是入射光线
B.反射角等于30°
C.将激光笔靠近N时,光线OB会靠近ON
D.绕ON前后转动F板,F板上观察不到光线
【答案】B
【解析】A.射向镜面的光线为入射光线,由图知入射光线从激光笔沿AO射向镜面,所以AO是入射光线,故A正确,A不符合题意;
B.由图知入射角为60°,由于反射角等于入射角,所以反射角也是60°,故B错误,B符合题意;
C.将激光笔靠近N时,入射光线OA靠近ON,则入射角减小,根据反射角等于入射角可知,反射角也会减小,所以反射光线OB也会靠近ON,故C正确,C不符合题意;
D.反射光线、入射光线、法线在同一平面内,绕ON前后转动F板,由于E、F两个板不在同一平面内,所以F板上观察不到反射光线,故D正确,D不符合题意。故选B。
4. 用如图所示的装置探究光的反射规律。纸板由、两部分组成,可以绕翻折,为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是( )
A.改变光线与的夹角 B.沿向后转动纸板
C.改变纸板与平面镜之间的夹角 D.沿向后转动纸板
【答案】A
【解析】为了探究反射角与入射角大小的关系,应改变入射角,即改变光线与的夹角,研究反射角是否等于入射角;故A符合题意。故选A。
5. 甲、乙两束光线射至界面并被反射,由图可知,甲、乙两束光线的反射角分别为( )
A.90 °60° B.90°30° C.0°60° D.0°30°
【答案】D
【解析】甲光线垂直射向界面,反射光线垂直于界面射出,反射光线与法线夹角为0°,故反射角为0°;乙光线与界面夹角为60°,则与法线夹角为30°,即入射角为30°,故反射角也为30°,故D正确.
6. 一束光线垂直入射到平面镜上,要想使反射光线从原来位置偏转60度,可采取下列哪种办法( )
A.将平面镜顺时针旋转60度
B.将平面镜顺时针旋转30度
C.将入射光线远离法线偏转30度
D.将入射光线远离法线偏转15度
【答案】B
【解析】A. 将平面镜顺时针转过60°,则反射光线转过120°,故本选项错误;B. 将平面镜顺时针转30°,则反射光线转过60°,故本选项正确;C. 将入射光线远离法线偏转30°,反射光线也偏转30°故本选项错误;D. 将入射光线远离法线偏转15∘,反射光线也偏转15°,故本选项错误.故选B.
7. 水平放置的平面镜将一束光线SO反射至竖直墙壁的A点,如图所示,要使反射光线射向B点,下列操作正确的是( )
A.仅将入射光线SO绕O点顺时针转动
B.仅将平面镜M绕O点逆时针转动
C.仅将平面镜M向上平移
D.仅将平面镜M向下平移
【答案】C
【解析】A.仅将入射光线SO绕O点顺时针转动, 入射光线远离法线,入射角增大,根据光的反射定律,反射光线也向下远离法线,反射角增大,故A错误;
B.仅将平面镜M绕O点逆时针转动,入射点O不变,相当于增大入射角,根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射光线也向下远离法线,故B错误;
CD.将平面镜向上平移,入射光线不变,入射点向右移动,根据光的反射定律,反射光线向上向右移动,可以射向B点,将平面镜M向下平移,反射光线向下向左移动,故C正确,D错误;故选C。
8. 下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】树木在水中形成倒影,是因为来自岸上树木的光线斜射到水面上发生反射,反射光线进入眼睛,所以才能观察到对岸的树木在水中的倒影,故ACD错误,B正确。故选B。
9. 晚上,在桌上铺一张白纸,把一块小平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,如图,从侧面看去( )
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射 B.镜子比较暗,它发生了漫反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射 D.白纸比较亮,它发生了漫反射
【答案】D
【解析】当手电筒垂直照射白纸和平面镜时,平面镜发生镜面反射,光线被垂直反射,从侧面看时,几乎没有光线进入人眼,所以人眼感觉平面镜是暗的;光线垂直照射到白纸上,白纸表面是粗糙的,发生漫反射,反射光线射向四面八方,从侧面看时,有光线进入人眼,则人眼感觉白纸是亮的,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
10. 如图所示,用手电筒对着平面镜中像照射时,观察到的像比原来亮多了,其原因是 ( )
A.镜子比原来亮,所以像也变亮
B.光射到像上,所以会变亮
C.有光照射,更便于观察,所以觉得像变亮了
D.光反射到物上,物变亮,所以像也变亮
【答案】D
【解析】因为当手电筒对着像照射射时,反射光线刚好射到物体上,而物体反射出去的光线增多,因此物体变亮,像随之也变亮。故选D。
11. 小明去商场买鞋,站在竖直放置于水平地面上40cm高的试鞋镜前面时,看不到自己穿的鞋的像,如图所示。下列措施中能让他看到镜中鞋的像的是( )
A.小明离镜子远一些 B.穿着鞋的脚抬高一些
C.将镜子绕底边逆时针旋转一些 D.弯腰或下蹲一些
【答案】D
【解析】由图知道,要想看到镜中的新鞋,就要使眼睛看到新鞋成的像;即鞋子反射的光线经过平面镜反射后必须能进入人的眼中,由图知道,弯腰或下蹲,可以看到镜中的鞋,使离镜子远一些、将镜子绕底边逆时针旋转一些、穿着鞋的脚抬高一些,如果原来看不到,则依然无法看到,故D符合题意,故ABC不符合题意。故选D。
12. 坐在教室里边上的同学会看不清黑板上的字,这种现象俗称为“反光”,如果用投影仪投射到白色幕布或白色墙面上,坐在教室里各个位置上都能看清幕布或墙上的图像,对于这两种现象,是否遵守光的反射定律,下列说法中正确的是( )
A.前者遵守,后者不遵守 B.前者不遵守,后者遵守
C.两种情况都不遵守 D.两种情况都遵守
【答案】D
【解析】坐在教室里边上的同学会看不清黑板上的字,这种现象俗称为“反光”,是黑板发生了镜面反射,镜面反射遵守光的反射定律;全班同学都能看到画面是因为光射到投影银幕上,反射光线是向着四面八方的,是光在屏幕上发生了漫反射,漫反射也遵循光的反射定律。故选D。
13. 下列说法中正确的是( )
A.凸面镜对光有会聚作用,凹面镜对光有发散作用
B.汽车的观后镜是用凸面镜
C.太阳灶用的是凸面镜
D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜子是用凹面镜
【答案】B
【解析】A.凸面镜对光线有发散的作用,凹面镜对光线有会聚作用,故A错误;
B.汽车的观后镜是利用凸面镜,成正立的、缩小的虚像,增大观察范围,故B正确;
C.凹面镜对光线有会聚作用,应用在太阳灶上,故C错误;
D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜子是用平面镜,故D错误。故选B。
14. 太阳光与水平面成25°角射到平静的湖面上,则反射角为__度;若太阳光垂直射向湖面,则反射角是________度,光线的传播方向改变了________度.
【答案】 65 0 180
【解析】因为太阳光与平静的湖面夹角为25°,所以太阳光与法线夹角为65°,即入射角,根据反射定律可得,反射角等于入射角即65°;当太阳光垂直射入时,入射角等于反射角,都为0°;由于入射光线和反射光线的方向相反,所以垂直射入时,光线的传播方向改变了180°.
15. 如图所示,入射光线与平面镜镜面之间的夹角为20°,若使反射光线与入射光线之间的夹角变为100°,则平面镜应绕过O点的轴沿________时针转过________。
【答案】 逆 20°
【解析】[1][2]入射光线与平面镜镜面的夹角为20°,入射角为入射光线与法线的夹角,所以入射角为
由光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角等于70°,则反射光线与入射光线的夹角等于140°;要使反射光线与入射光线之间的夹角变为100°,根据反射角等于入射角,所以入射角要变为50°,则入射光线与平面镜镜面的夹角要变为40°,即平面镜要逆时针旋转20°。
16. 镜子在生活中随处可见,宁宁乘坐出租车时坐在后排,通过车内的后视镜看到了司机的眼睛。此时司机________(选填“能”或“不能”)看到宁宁的眼睛,此现象说明________________________。
【答案】 能 在光的反射中,光路是可逆的
【解析】[1][2]当宁宁通过车内后视镜看到司机眼睛时,是司机眼睛反射的光经过后视镜反射进入宁宁的眼睛。根据光路可逆性,此时宁宁眼睛反射的光也可以沿同样的路径经过后视镜反射进入司机的眼睛,所以司机能看到宁宁的眼睛。此现象说明在光的反射中,光路是可逆的。
17. 身高1.6m的人站在高1m的站在平面镜前2m处,在镜中的像高是________m,像距人________m,若她向平而镜靠近0.5m,则她和像的距离变化_________m;将一块木板在镜子后面1m处,如图所示,这时她_________(选填“仍能”或“不能”)在镜中看到自己的像。
【答案】 1.6 4 1 仍能
【解析】[1][2]由平面镜成像的特点知,物和像大小相等,所以身高1.6m的人她在镜中的像高仍然为1.6m;当人到镜面的距离为2m时,像到镜面的距离也为2m,像到人的距离为4m。
[3]若她向平面镜靠近0.5m,则她与镜面的距离是2m-0.5m=1.5m
则她和像的距离是1.5m+1.5m=3m
她和像的距离变化了4m-3m=1m
[4]由于平面镜成像是光的反射形成的,故在镜后放一物体并不妨碍光的反射,同时也不会妨碍成像,所以这时她仍能在镜中看到自己的像。
18. 如图所示,三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面,三条反射光线________(选填“会”或“不会”)平行射出,我们把这种反射称为________(选填“镜面反射”或“漫反射”),这种反射是否遵循光的反射定律?________。(选填“是”或“否”);请在图中画出光线②经过物体表面反射后的反射光线。
【答案】 不会 漫反射 是
【解析】[1][2][3]根据漫反射的定义: 一束平行光射到粗糙的物体表面时,反射光不再平行,而是射向各个方向,这种反射叫做漫反射;故三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面,三条反射光线不会平行射出;漫反射遵循光的反射定律;
[4]根据反射定律:反射角等于入射角,画出反射光线即可,如下图:
19. 雨后天晴的夜晚,人在月光下行走,如图所示,为了不踩到地上的积水,甲同学迎着月光走,应走________(选填“亮”或“暗”)处,因为若迎着月光走,月光射到水面上时,在水面发生的是________(选填“镜面反射”或“漫反射”);乙同学背着月光走,应走________(选填“亮”或“暗”)处。
【答案】 暗 镜面反射 亮
【解析】[1][2]当迎着月光走时,地面发亮处有水;因为迎着月光走,月光射到水面上时,水面发生的是镜面反射,反射光几乎全部射入人的眼睛,而地面发生的漫反射,只有很少的光进入人的眼睛,所以此时水面亮,人应走暗处。
[3]背着月光走时,地面发暗处有水;因为背着月光走,虽然水面发生的仍然是镜面反射,但是此时的反射光没有射入人的眼睛;而地面对光发生漫反射,反射光线射向不同的方向,故有光线射入人的眼睛,则此时地面较亮,所以地上暗处部分是水,人应走亮处。
20. 如图所示,许多建筑采用玻璃进行外墙装潢,这在美化城市的同时却造成了光污染,造成这种污染的主要原因是由于阳光在玻璃表面发生了________(填“镜面”或“漫”),反射另外城市高楼的地下停车场内,在拐角处都安装有大型的________(填“凸面镜”或“凹面镜”),防止出现撞车事故。
【答案】 镜面 凸面镜
【解析】[1]玻璃外墙表面光滑,平行光线射到镜面上反射后仍然是平行光,这种光强度大,逆着光线看,很刺眼,大量使用这种玻璃外墙会造成光污染。
[2]停车场内,在拐角处是凸面镜;利用了对光发散的原理,可以扩大视野,从而更好地注意到后方车辆的情况,防止出现撞车事故。
21. 如图所示,是一条盘山公路,当汽车在AB路段行驶时,司机由于光________而看不到BC路段的情况;为了看到BC路段情况,人们利用反射规律,应该在________(填“A”、“B”或“C”)位置安装一块面镜,根据你所学知识判断,该面镜最好是________面镜。
【答案】 的直线传播 B 凸【解析】[1]当汽车在AB路段行驶时,司机看不到BC路段的情况,由于光的直线传播,C点发出的光不能经过B点到达A点。
[2][3]凸面镜是利用光的反射来改变光的传播方向的,应该在B位置安装一块面镜,BC路段上的物体反射出的光线,射到凸面镜上,经过凸面镜的反射射向AB路段,从而使人在AB路段上能够看清楚BC路段的情况。
22. 如图所示,一束光水平射入潜望镜镜口后,通过潜望镜进入小明的眼睛.请画出光的传播路径
【答案】
23.阳光与水平面成60°角射向地面,用平面镜使阳光竖直射入井底,在图中画出平面镜的位置,并标明反射角的度数。
【答案】
24.画出经图示平面镜组(两镜面互相垂直)反射后的反射光线。
【答案】
25.小美去鞋店买鞋,如图所示是她站在镜前试鞋的情景。请画出小美的眼睛A点看到鞋面B点在平面镜中所成像的完整光路图。
【答案】
26.如图所示,S是一个发光点,S′是它在平面镜中成的像,SA是S发出的一束光。请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线。(保留作图痕迹)
【答案】
27.如图所示是“探究光反射时的规律”的部分实验装置。
实验次数
1
2
3
入射角
反射角
(1)如图甲所示,使纸板与水平桌面上的平面镜________;
(2)在图甲中,使一束光贴着纸板A沿EO射向平面镜上O点,观察反射光线和对应的入射光线。改变光束入射角度,多做几次,描绘每次光的径迹,量出入射角和反射角,记录如表。比较反射角和入射角,可以得出结论,反射角________入射角;
(3)在图甲中,如果让光逆着OF的方向射向平面镜,会看到反射光沿着OE方向射出,这表明,在反射现象中,光路是________的;
(4)在图乙中,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到________现象,表明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;
(5)在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹,这是因为光在纸板上发生了________反射。
【答案】 垂直 等于 可逆 见解析 漫【解析】(1)[1] 如图甲所示,使纸板与水平桌面上的平面镜垂直;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,所以纸板放在平面镜上时,要保持与镜面垂直。
(2)[2]根据表格中的数据可知,在光的反射中,反射角等于入射角。
(3)[3]如果让光线逆着OF的方向射向镜面,会看到反射光线沿着OE方向射出,这表明光反射时,光路是可逆的。
(4)[4]将纸板B的上半部分向后折,如图乙所示,发现在纸板B的下半部分有反射光线,上半部分无反射光线,此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(5)[5]在不同方向都可以看到纸板上入射光EO的径迹,这是因为光在纸板上发生了漫反射的缘故。
课后练习
1.如图所示的光现象中,与小孔成像的原理不相同的是( )
A. 屏幕上的“手影” B. 水中“倒影”
C. 树荫下的圆形光斑 D. 日食现象
【答案】B
【解析】小孔成像、屏幕上的“手影”、树荫下的圆形光斑 、日食现象的原理都是光在同种均匀介质中沿直线传播,水中“倒影”的原理是光的反射,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
2.黑暗的房间里有两盏电灯,只有一盏灯点亮,但人能看到未点亮的灯泡。以下对于“看到未点亮灯泡”所画的光路图,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点亮的灯泡属于光源,会发出光,未点亮的灯泡会反射点亮的灯泡的光线,使光线进入人的眼睛,从而人看到了未点亮的灯泡,故D光路图正确,ABC错误。故选D。
3.物理学中常用光线来表示一束光,光线表示了光的传播路径和________,而忽略了光的亮度、_______(写一条)等其他性质。一束光线垂直射向平面镜,反射角是_______,保持入射光线方向不变,当镜面绕入射点转过10°时,法线转过________°,反射光线转过_______。
【答案】 方向 颜色 0 10 20
【解析】[1][2]在物理学中,可以用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向,而忽略了光的亮度、色彩等,这条想象的线叫做光线。
[3]当光线垂直于镜面入射时,此时的反射光线、入射光线、法线三线合一,所以入射角为0度,反射角也是0度。
[4][5]保持入射光线方向不变,当镜面转过10°时,因法线垂直于镜面,所以法线也转过10°,可以确定此时的入射光线和法线的夹角为10°,即入射角为10°,由于反射角等于入射角,则反射角也是10°,此时反射光线和入射光线之间的夹角为20°,已知入射光线的方向不变,所以反射光线的传播方向改变了20°。
4.完成下面的光路图.
【答案】
5.在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜放在水平桌面,要在白纸板上同时观察到反射光线和入射光线,需要将白色硬纸板竖直放置在平面镜上;实验时多次改变入射角的大小进行实验,然后得出结论,多次实验的目的是___________。
(2)如图乙,将纸板F绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光___________(存在/不存在);
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板F沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧的___________(上部/下部)会看到反射光线;
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时入射光线仍贴着纸板射向平面镜,法线___________(选填“改变”、“不变”),反射光线___________(选填字母序号);
A.仍在纸板上呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
(5)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这种现象形成的原理___________(是/不是)光的反射规律。
(6)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是___________
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
【答案】(1)排除偶然性,寻找普遍规律(2)存在(3)下部(4) 不变 C(5)是(6)B
【解析】(1)在“探究光反射的规律”时,多次改变入射角的大小进行实验,目的是排除偶然性,寻找普遍规律。
(2)光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,所以将纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,但此时,反射光线是存在的。
(3)光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧下部会看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面上。
(4)[1]法线过入射点与镜面垂直,若将纸板倾斜,入射光线仍贴着纸板射向平面镜,光仍射到镜面,所以法线位置不变。
[2]让光线仍贴着纸板射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,但不能在纸板上看到反射光线,反射光线在纸板的前方,故选C。
(5)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这是平面镜成像,平面镜成像是由光的反射形成的,所以这种现象形成的原理是光的反射规律。
(6)法线是经过入射点垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,有助于帮助我们判断并测出入射角和反射角,故选B。
6.如图所示,相邻两室,一明一暗,在两室之间的墙壁上有一平面镜M,且∠AOC=∠BOC,甲、乙两人分别站在A、B两点,面向平面镜张望,则( )
A.甲可看到乙,乙看不到甲
B.甲、乙相互都可以看到
C.甲看不到乙,乙看不到甲
D.甲看不到乙,乙可看到甲
【答案】D
【解析】甲乙两人不是光源,本身不能发光,只能反射外界射到他们身上的光.甲在明亮的室内,有外来的光线射到他的身上,他的身体表面又能将这些光线反射出去.被甲反射的一部分光线射到平面镜M上,又会被平面镜反射.由于∠AOC=∠BOC,所以从甲身上射向平面镜M的光线会沿OB方向反射,而乙处在B点,故乙能接收到来自甲的光线,即看到了甲.
乙在暗室中,外界没有光线射到他的身体表面,他本身又不能发光,因此不会有从乙射出的光,照射到平面镜M上,更不会进入到甲的眼镜,所以甲不能看到乙.故D正确
7.如图所示,a ,b ,c 三条光线可以直接会聚于 P 点,若在 P 点之前如图放置一平面镜,则( )
A.三条反射光线一定交于一点
B.三条反射光线一定不会交于一点
C.三条反射光线有可能交于一点,也可能不交于一点
D.三条反射光线的延长线交于镜面背后一点
【答案】A
【解析】用光路可逆分析可知:把a,b,c三条光线看成平面镜的反射光线,P是镜中的虚像,根据平面镜前的物体与其对称的关系,我们可以找到相应的点光源P′和光路图,由此可知,a,b,c三条光线的反射光线一定交于平面镜前一点,这一点与P点关于平面镜对称,如图所示
故BCD不符合题意,故A符合题意。故选A。
8.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
【解析】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。
9.如图所示,一束光线与水平面成50°角入射到平面镜上,若要使反射光线沿水平方向射出,则平面镜与水平面的夹角( )
A.一定为60° B.一定为65° C.可能为25° D.可能为50°
【答案】C
【解析】反射光线的方向可能是水平向左,或水平向右,如图所示:
在左图中,反射光线与入射光线的夹角为180∘−50∘=130∘则入射角为则平面镜与水平面的夹角为90∘-65∘=25∘在右图中,反射光线与入射光线的夹角为50∘,入射角和反射角都为25∘,则平面镜与水平面的夹角为90∘-25∘=65∘
10.如图中有两个反射面成钝角的平面镜,镜前放一个物体要产生两个虚像,则物体可以放在 _____区,在镜前观看,不能同时看到两个虚像所在的区域是 __________区。
【答案】 Ⅱ Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【解析】[1]由图可知,物体在Ⅰ或Ⅲ区域时,只能通过镜面的左侧或右侧部分成像,即物体只能成一个虚像,在II区域时,可以通过镜面的左侧和右侧部分同时成像,即可以产生两个虚像。
[2]由图可知,当人在Ⅰ区域时,不能看见右边平面镜所成的虚像;人在Ⅲ区域时,不能看见左边平面镜所成的虚像;如下图,当在Ⅱ区域的某一发光点S,经两个反射面反射后的反射光线AB、CD不能相交于一点,所以在II区域也不能同时看到两个虚像,所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域均不能同时看到两个虚像。
11.如图所示,一束光与平面镜成30°角从O点射入,则反射角为______;当光线AO绕O点顺时针转动30°角时,反射光线__________转动______角,入射光线与反射光线的夹角为_______;接着平面镜绕O点逆时针转动60°角,反射光线一共转过______角。
【答案】 60° 逆时针 30° 60° 150°
【解析】[1]由题意知,入射角为60度,而反射角等于入射角,所以反射角等于60度。
[2][3][4]光线OA绕O点顺时针转动30度角,即入射光线靠近法线,据光的反射定律知,反射光线也靠近法线,所以反射光线逆时针转动30度角。此时入射角为60°-30°=30°
则反射角也为30度,所以入射光线与反射光线的夹角为30°+30°=60°
[5]平面镜绕O点逆时针转动60度角,而入射光线保持不变,那么法线也跟着逆时针转动60度角,则入射角改变了60度,反射角也改变了60度,所以反射光线改变了120度,那么反射光线一共转过的度数为120°+30°=150°
12.阳光与水平面成60°角射向地面,用平面镜使阳光竖直射入井底,在图中画出平面镜的位置,并标明平面镜与水平方向所夹锐角的度数。
【答案】
13.如图,一束光射向平面镜,经反射后的光线射向另一平面镜(图中未画出),再经反射后沿射出,。
①请完成光线经反射的光路图(保留作图痕迹);
②画出平面镜;
③标出两平面镜夹角的度数。
【答案】
14.航天员舱外作业时,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】
15.兴趣小组用如图所示的装置探究光的反射规律:
实验次数
入射角
反射角
1
20°
70°
2
30°
60°
3
50°
40°
(1)为了显示光路,下列做法不可行的是___________;
A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾
B.使光束贴着纸板射向平面镜
C.抽尽玻璃缸中空气在黑暗中进行
(2)图中红光激光笔发出的光相当于_________线,当绿光激光笔向镜面靠近时,反射角_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)实验中小明三次改变入射角的大小,测得数据如表所示,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你分析小明测量实验数据过程中出现的问题可能是_______________________;
(4)从A侧往B侧看,当我们观察到__________现象时证明反射光线、入射光线和法线在同一平面。
【答案】 C 法 变大 把反射光线与镜面的夹角当成了反射角 当三线重合、入射光线,此时只看到一根光线、入射光线
【解析】(1)[1]A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾,形成光路,故A不符合题意;
B.使光束贴着纸板射向平面镜,形成光路,故B不符合题意;
C.抽尽玻璃缸中空气,故不能看到光线的传播路径;
(2)[2]法线过入射点与镜面垂直,由图可知,红色激光笔发出的光相当于法线。
[3]当绿光激光笔向镜面靠近时,入射角变大,反射角等于入射角,故反射角变大。
(3)[4]根据反射定律,反射角等于入射角,入射角是入射线与法线的夹角50°,反射线与法线的夹角50°,而40°正好是反射光线与镜面的夹角。
(4)[5]从A侧往B测看,当三线重合、入射光线,此时只看到一根光线、入射光线。
16.如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。
(1)A点与光屏在水中所成的像是________像(选填“虚”或“实”);
(2)A点与水面相距2m,则A与它在水中的像之间的距离为_________ m;
(3)若光斑B向右移动了1.6m,说明水位______(选填“上升”或“下降”)了______ m。
【答案】(1)虚 (2)4 (3) 下降 0.8
【解析】(1)水面相当于平面镜,平面镜成像的特点是:像物等距、像物等大、虚像,故A点与光屏在水中所成的像是虚像。
(2)根据平面镜成像中的像物等距可知,A点与水面相距2 m,则A与它在水中的像之间的距离为
(3)若光斑B向右移动了1.6 m,移动到E点,如下图所示:
依几何关系有因为从A点发出的一束与水平面成45°,所以由等腰直角三角形特点可知即说明水位下降了0.8 m。
17.自行车尾灯能将照射过来的光原方向反射回去,下列光路中正确的是( )
A. B.C. D.
【答案】A
【解析】过反射点作垂直于反射面的法线,根据反射角等于入射角画出反射光线;然后过二次反射点作法线,仍然根据反射角等于入射角画出反射光线的方向,二次反射光线与原来的入射光线平行,即将射来的光逆向射回。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
18.在皮鞋擦过鞋油,还要用鞋刷或软布反复擦几下,越擦越亮,这是由于( )
A.反复擦可增加漫反射效果
B.反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑,增加表面光滑程度,增加镜面反射效果
C.鞋油反光性能比皮革好,反复擦可使鞋油均匀分布,增加漫反射效果
D.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果
【答案】B
【解析】因为皮鞋的表面不光滑有灰尘,光射向鞋面后发生漫反射,这样皮鞋就失去了光泽;涂上鞋油后,鞋油的微小颗粒能填充到鞋的毛孔中,用布仔细擦拭,使鞋油涂抹的更均匀鞋面就变得十分光滑。光射向鞋面后会发生镜面反射,皮鞋看起来就更光亮更好看了,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
19.如图所示,在暗室中用手电筒照射挂在白色高墙上的小镜子,人在侧面看被照射部分( )
A.墙和镜子看上去都较暗
B.墙和镜子看上去都较亮
C.墙是白色明亮的,镜子是暗的
D.墙是暗的,镜子是明亮的
【答案】C
【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,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,感觉墙是明亮的,故ABD不符合题意,C符合。故选C。
20.多媒体教室中的投影银幕是用粗糙的白布做成的,其一是利用光的_________使教室里每位同学都能看到画面;其二是白布能反射_____________颜色的光,使同学们能看到色彩正常的画面.
【答案】 漫反射 所有
【解析】光滑的表面会发生镜面发射,粗糙的表面会发生漫反射,投影银幕是用粗糙的白布做成是让银幕发生漫反射,使得在每一个方向的同学都能看到银幕上的像;不透明的物体的颜色取决于它反射的色光,它反射与自己颜色相同的色光,吸收与自己不同的色光.白色等反射所有的色光,黑色吸收所有的色银幕用白色的布做成是让银幕反射所有的光,使人能看到多彩的像.
21.1905年,英国车手多萝西莱维发明了汽车后视镜,以便于观察后方来车。目前,各学校学生很多都乘坐校车,校车两侧的后视镜用的是___________(填“凸透镜”、“凹透镜”、“平面镜”、“凸面镜”或“凹面镜”),物体通过该光学元件成正立的___________(填“实像”或“虚像”)。选用该光学元件的优势是___________。
【答案】 凸面镜 虚像 增大了驾驶员的观察视野
【解析】[1][2][3]对于大型车辆,其后视镜一般是凸面镜,物体在镜中成正立、缩小的虚像,该光学元件的优势是增大了驾驶员的观察视野。
22.如图所示,三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面上,三条反射光线______(选填“会”或“不会”)平行射出,这种反射__________(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
【答案】 不会 遵循
【解析】[1] 三条互相平行的光线入射到凹凸不平的物体表面上,不会平行射出,因为入射角不同,反射角也不同,只有三条互相平行的光线入射到平面镜上才会平行射出。
[2]这种反射是漫反射,也遵循光的反射规律。
23.我国自主研发的世界上最大口径的射电望远镜—“天眼”(如图)对光有___________(填“会聚”或“发散”)作用;每年冬至正午的阳光照射到乾清宫地面铺设的金砖上,光洁如镜面的金砖发生___________反射(选填“镜面反射”或“漫反射”),可以将宝座上方的牌匾照亮。
【答案】 会聚 镜面
【解析】[1]由图可知,“天眼”相当于一个巨大凹面镜,凹面镜可以反射光线,能使光线会聚在中心公共焦点处。[2]当平行入射的光线射到光洁如镜面般的金砖上时,会平行地向一个方向反射出来,将宝座上方的牌匾照亮,因此发生的是镜面反射。
24.如图是一个简易的潜望镜,当一条光线射入潜望镜后发生两次反射,请完成作图。
【答案】
25.如图所示,A、B是镜前一点光源S发出的光线经平面镜M反射后的两条反射光线,请在图中标出点光源S和像点 的位置,并完成光路图(保留作图痕迹)。
【答案】
26.“小科学家”比赛中,有一个项目是“反弹击物”(如图),要求参赛者将皮球射到平面镜上,经平面镜反弹击中目标区内的物体.参赛者在发射区沿哪一方向射球,最有可能击中目标( )
A.沿OA方向 B.沿OB方向
C.沿OC方向 D.沿OD方向
【答案】D
【解析】如图,分别向ABCD四个方向射球时,根据平面镜成像的规律知,像和物关于镜面对称,图中D点与目标区对称,反射后球能过目标区,所以参赛者在发射区沿OD方向射球,最有可能击中目标,故选D.
27.如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,则在晚上开车时,以下说法正确的是( )
A.潮湿的路面更容易发生光的漫反射
B.只有干燥的路面发生光的反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
【答案】C
【解析】A.由图可知,光射到潮湿的沥青路上容易发生镜面反射,故A错误;
B.由图可知,光射到干燥的路面和潮湿的路面都发生了光的反射,故B错误;
C.由于光射到潮湿的沥青路上容易发生镜面反射,反射光线是平行射出的,很少的反射光线进入驾驶员眼睛,所以,对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗,故C正确;
D.照射到干燥路面上的光发生漫反射,漫反射也遵守光的反射定律,故D错误。故选C。
28.小华同学参观盐城海盐博物馆,看到一个放在玻璃罩中的展品A(可拍照)。小华同学想用相机拍下来回家慢慢研究,展馆中的灯光比较暗,下列哪种方式拍照最清晰( )
A.从1处向下拍,且用闪光灯
B.从1处向下拍,不用闪光灯
C.从2处斜向下拍,且用闪光灯
D.从2处斜向下拍,不用闪光灯
【答案】C
【解析】展馆中的灯光比较暗,展品反射的光线很少,要想拍摄出清晰的展品图片,需要用闪光灯;玻璃罩上表面很平,当从①位置用闪光灯拍摄时,光线因发生镜面反射而沿垂直方向反射回去,照相机发生逆光无法得到清晰的图片,所以只能从②处斜向下拍。故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
29.如图所示是一个长方体魔术箱,魔术箱左右两侧中心各有一个小孔,顶部的中央有一条窄缝,将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中,使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入,观众惊奇地看到激光束居然能从右侧小孔射出,遮光板并没有挡住激光束的传播。若魔术箱内只使用了平面镜,则平面镜的数量至少是( )
A.2块 B.3块 C.4块 D.5块
【答案】B
【解析】由激光束从左侧的小孔射入,从右侧小孔射出时光线的方向没有发生改变,其实就是三块平面镜的反射,如下图所示:
故选B。
30.如图是艺术体操训练房的俯视图,训练房的北墙有一大平面镜,当老师从室外进入到图示位置时,甲、乙、丙、丁四位同学能通过平面镜观察到老师的是( )
A.甲和乙 B.甲和丁 C.丙和丁 D.丁
【答案】A
【解析】根据平面镜成像的特点,作出老师在平面镜中的像点和木质屏风在平面镜中的像,如图所示,像点和甲、乙连线都没有被屏风挡住,因此甲、乙两位同学都能通过平面镜观察到老师,但像点与丙、丁连线被屏风虚像挡住,所以丙、丁两位同学不能通过平面镜观察到老师。故A符合题意。
31.如图所示,一条盘山公路,当汽车在AB路段行驶时,司机看不到BC路段的情况,人们利用光的反射,可以在___________(填“A”、“B”或“C”)位置安装一块面镜,该面镜最好是___________镜。
【答案】 B 凸面镜
【解析】[1]在转弯的地方B处安装面镜,利用光的反射看清BC路段的情况。
[2]凸面镜可以扩大视野。
32.雨后夜晚,道路湿滑,月光照到地面上发生_______反射,月光照到水面上,发生_______反射(以上均选填“镜面”或“漫”)。当我们背着月光走时,我们看到的________处是水面。
【答案】 漫 镜面 暗
【解析】[1]当射向地面,由于反射面粗糙不平,反射光线会向四面八方射出,故在地面发生的是漫反射。
[2]水面比较光滑,当平行光入射时,反射光线也是平行光,反射光线会集中射向某一方向, 故在水面发生的是镜面反射。
[3] 当我们背着月光走时,地面发生漫反射,反射光线会向四面八方射出,有一部分光线可以射入人的眼中;而水面发生的是镜面反射,会将光线集中反射到我们前方,不能进入人的眼中,眼睛看不到水面反射的光线,所以看到的水面比地面要暗一些,故暗处是水面。
33.为了把太阳光反射到一座洞口朝向正东方向的水平涵洞中去,某同学设计安装了一块能自动调节方向的平面镜M,如图所示正午时刻,太阳光垂直于水平地面照射,图中表示平面镜方向的那个角度应为α=______;午后,随着太阳西斜,α应适当______(选填“增大”“减小”)。
【答案】 45° 增大
【解析】[1]如图所示,∠1为入射角,根据光的反射定律:反射角等于入射角,即∠2=∠1,由平面几何知识:∠α=∠3,而∠3=90°-∠2则∠α=90°-∠1
由题知洞口朝向正东方向,正午时刻,太阳光垂直于水平地面照射,则反射光线朝正西的水平方向,所以反射光线与入射光线之间的夹角为90°,入射角为45°,即∠1=45°,所以α=45°。
[2]午后,随着太阳西移,入射角∠1减小,则∠α=90°-∠1应增大。
34.如图所示,一块平面镜放在圆筒的中心处,平面镜正对筒壁上一点光源S,点光源发出一束光垂直射向平面镜。平面镜从图示位置开始绕圆筒中心O逆时针匀速转动,在转动过20°角时,点光源在镜中所成的像绕中心O转过的角度为θ1,反射光线转过的角度为θ2,则θ1=______°,θ2=______°。
【答案】 40 40
【解析】[1][2]下面左图中,入射角为0°,反射角为0°。如下右图所示,平面镜MN旋转20°,入射光线不变,故入射角增大为
根据反射定律,反射角为
则此时入射光线和反射光线的夹角为20°+20°=40°
故反射光线转过的角度为θ2=40°
根据像与物关于镜面对称,由下左图知,原来像在E点,由下右图知,镜面旋转后虚像在B点,点光源在镜中所成的像绕中心O转过的角度
35.鞋店的地板上,有一块靠墙的平面镜,店员为了顾客方便,通常不会把θ设为90°,假设从顾客脚部发出的光线,与平面镜形成45°角;而反射光线进入顾客的眼睛时,和水平形成60°角,则平面镜与地板形成的角度θ为______度。
【答案】75
【解析】由题意知,入射光线与镜面的夹角为45°,则入射角和反射角都为45°,反射光线与镜面的夹角为45°,与水平方向成60°,光路图如下:
根据图示可知,人眼在A点,入射点为O,由三角形内角和为180°可知,镜面与水平方向成75°的角。
36.如图所示,点S为光源,点S'为S通过平面镜所成的像,在光源发出的光线中,有一条经平面镜反射后经过点A,S、A、S'恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点。
(1)试用作图法画出这条光线,并写出作图过程;
(2)试求这条光线的入射角和反射角。
【答案】(1);(2)45°,45°
37.有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
【答案】
38.该装置是一种显示微小形变的装置,它可以把微小形变“放大”到直接看出来,方法是这样的:在一张桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到一个刻度尺P上,形成一个光点,如果当在箭头所指处用力向下压桌面,使桌面发生形变时,M上的入射角_______(选填“变大”、“变小”或“不变”),光点就会在刻度尺上出现明显的移动,在图中,刻度尺上光点将会向_______(选填“上”或“下”)移动,我们在以前的实验中也用到了此法,如_________(举出一例即可)。
【答案】 变小 下 将乒乓球靠近正在发声的音叉,乒乓球弹起
【解析】[1][2]向下按压桌面,则桌子中间会向下发生微小的凹变形,因此左、右两个平面镜会向桌子中间倾斜,平面镜M和N的入射角都会变小,在平面镜上入射光线的入射点升高。根据光的反射定律可以推知,经平面镜反射后的反射光线会变低,照射到刻度尺上的光点下移至P'。
[3]实验中原本微小的变形不易被发现,但是可以通过实验装置“放大”微小的变形。在探究发声体振动的实验中,将乒乓球靠近正在发声的音叉,可以观察到乒乓球被弹起,进而可以将音叉的微小振动“放大”为乒乓球的弹起运动,两实验利用了同样的探究方法(转换法)。
39.镜OM与ON的夹角为θ,一条平行于平面镜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返回。则两平面镜之间的夹角不可能是( )
A.6° B.8° C.9° D.10°
【答案】B
【解析】根据光的反射定律,画光的反射光路图如下图所示,因为第一条入射光线平行于下面平面镜,所以第一条入射光线与上面平面镜的夹角为θ,光线第一次反射的入射角为,结合几何知识可知:第二次入射时的入射角为,第三次的入射角为,第N次的入射角为,要想沿原来光路返回,需要光线某次反射的入射角为零,所以有
解得由于N为自然数;代入选项中的角度得夹角不可能是8°,此时N不是自然数,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
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