内容正文:
二、探究光的反射定律
· 必考知识点速记
1. 可折转的纸板的作用:验证反射光线与入射光线和法线是否在同一平面;
2. 选择粗糙硬纸板的原因:发生漫反射,显示光的传播路径。
3. 纸板与镜面垂直放置,否则观察不到反射光线
4. 让光贴着纸板射入的目的是:显示光路
5. 该实验还需要的测量工具是:量角器
6. 验证“三线共面”的方法:(验证时,一定要有反例)
法一:纸板F向后或向前折转,(如图1所示)
让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,观察
纸板F上是否显示光线。
法二:将纸板倾斜,(如图 2 所示)
让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,观察纸
板F上是否显示光线。
上述两个实验方法中,都不能看到反射光线(但是反射光线仍然存在),说明法线、入射光线和反射光线在同一平面上。
7. 验证反射角与入射角的关系
(1)多次改变光线的入射方向,观察并测量反射角随入射角的变化关系并记录数据
(2)结论:反射角等于入射角
(3)“入射角等于反射角”这个结论是错误的。
理由:先有入射角,后有反射角。
8. 若将一束光贴着纸板沿FO射入到O点,反射光将沿图中的OE方向射出,这说明了:反射现象中光路是可逆的。
9. 若将入射光线EO沿着逆时针方向转动,则反射光线OF将会沿着顺时针方向转动
10. 多次改变入射角大小进行测量的目的:使实验结论具有普遍性。
11. 不容易观察到光的路径的解决办法:
a.在较暗的环境中进行实验;光学实验一般是在“较暗”的环境中进行
b.向纸板喷烟或雾;
c.选用表面粗糙的纸板
· 一题搞定常考知识点
小李在进行“探究光的反射定律”实验.如图甲为其实验装置.硬纸板由A、B两部分组成,可绕竖直接缝ON折转.
(1)为了使光路更加明显,实验应在较 (选填“亮”或“暗”)的环境进行.除图中器材外,实验中还需要的测量工具是
(2)如图甲所示,将平面镜放在水平桌面上,硬纸板 放在平面镜上,然后让激光笔发出的光线 硬纸板A沿EO方向射向0点,经平面镜反射后,沿OF方向射出.在硬纸板上用笔描出EO和OF的径迹,则入射角是 (选填“∠i”或“∠r”).
(3)改变光线入射的角度,多次实验后,小华得到如下几组数据:
序号
1
2
3
4
5
入射角/°
20
30
40
50
60
反射角/°
20
30
40
50
60
①分析数据可以得出结论:在光的反射现象中,反射角大小 入射角大小,反射角随入射角的增大而 .
②实验中,入射光线与反射光线始终位于ON的两侧,这说明反射光线与入射光线分居
(4)如图乙所示,保持纸板A和入射光的位置不变,将纸板B绕ON向后任意转动一个角度,这样操作的目的是
(5)为验证光路可逆,小华需要进行的实验操作为:
(6)小华在实验中多次改变入射角的大小,测量反射角大小的目的是
(7)新考法·创新装置同桌小刚改进后的实验装置如图丙所示,让光贴着纸板A射向0点,观察纸板B,得出了反射光线、入射光线、法线在同一平面的结论,请你结合所学知识,分析反射光在纸板B上的现象为 ;小刚改进的实验装置相比原装置的优点是: 。
· 习题速练
【例1】在“探究光的反射定律”的实验中:
(1)实验时,应将白纸板______放置于水平的平面镜上。
(2)如图甲,当光沿着FO的方向射到镜面,反射后的光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______。
(3)如图乙,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时观察到纸板B的下半部分有反射光线,上半部分无反射光线,表明反射光线、法线和入射光线在______。
(4)利用刻度尺在白纸板上作一条平行于平面镜的直线,A、B、C、D、E、F、M是直线与各入射光线、反射光线、法线的交点(如图丙),测量发现:AB=EF、BC=DE、CM=MD,这样的发现______(选填“能”或“不能”)得到“反射角等于入射角”的结论。
【例2】小浩同学所在的实验小组利用如图所示的平面镜、纸板、激光器、量角器等器材探究“光的反射定律”。
(1)为了在纸板前从不同方向都可以看到纸板上的光束,实验时应选用表面较________(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,这是利用光在纸板上发生________反射。
(2)如图甲所示,让入射光沿EO方向射向镜面,在纸板NOF上可看到反射光OF,若将纸板NOF沿ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上________(填“能”或“不能”)看到反射光,这说明反射光线、入射光线和法线在________。
(3)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ON两侧的入射角和反射角,将数据记录在表格中得出结论。多次改变入射角进行实验的目的是________。
【例3】课堂上,老师带领同学们探究“光的反射规律”。
(1)如图甲,实验前将纸板垂直放置在________上,如图乙,探究时使用可向后折转的光屏是为了验证反射光线与入射光线________(选填“在”或“不在”)同一平面内;当激光笔垂直入射时,反射角为________(选填“0°”或“90°”),
(2)如图丙,将纸板往后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,在纸板上________(选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(3)如图丁,用固定激光笔照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点,轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,则墙上光点位置会________(选填“上移”、“不变”或“下移”)。
【例4】如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,能从不同方向观察到光的传播路径,这是因为光在纸板上发生______(选填“镜面”或“漫”)反射。在纸板上记录每次的光路,记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是___________;
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和__________,并记录下来;
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在_________。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法:____________。
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二、探究光的反射定律
· 必考知识点速记
1. 可折转的纸板的作用:验证反射光线与入射光线和法线是否在同一平面;
2. 选择粗糙硬纸板的原因:发生漫反射,显示光的传播路径。
3. 纸板与镜面垂直放置,否则观察不到反射光线
4. 让光贴着纸板射入的目的是:显示光路
5. 该实验还需要的测量工具是:量角器
6. 验证“三线共面”的方法:(验证时,一定要有反例)
法一:纸板F向后或向前折转,(如图1所示)
让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,观察
纸板F上是否显示光线。
法二:将纸板倾斜,(如图 2 所示)
让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,观察纸
板F上是否显示光线。
上述两个实验方法中,都不能看到反射光线(但是反射光线仍然存在),说明法线、入射光线和反射光线在同一平面上。
7. 验证反射角与入射角的关系
(1)多次改变光线的入射方向,观察并测量反射角随入射角的变化关系并记录数据
(2)结论:反射角等于入射角
(3)“入射角等于反射角”这个结论是错误的。
理由:先有入射角,后有反射角。
8. 若将一束光贴着纸板沿FO射入到O点,反射光将沿图中的OE方向射出,这说明了:反射现象中光路是可逆的。
9. 若将入射光线EO沿着逆时针方向转动,则反射光线OF将会沿着顺时针方向转动
10. 多次改变入射角大小进行测量的目的:使实验结论具有普遍性。
11. 不容易观察到光的路径的解决办法:
a.在较暗的环境中进行实验;光学实验一般是在“较暗”的环境中进行
b.向纸板喷烟或雾;
c.选用表面粗糙的纸板
· 一题搞定常考知识点
小李在进行“探究光的反射定律”实验.如图甲为其实验装置.硬纸板由A、B两部分组成,可绕竖直接缝ON折转.
(1)为了使光路更加明显,实验应在较 (选填“亮”或“暗”)的环境进行.除图中器材外,实验中还需要的测量工具是
(2)如图甲所示,将平面镜放在水平桌面上,硬纸板 放在平面镜上,然后让激光笔发出的光线 硬纸板A沿EO方向射向0点,经平面镜反射后,沿OF方向射出.在硬纸板上用笔描出EO和OF的径迹,则入射角是 (选填“∠i”或“∠r”).
(3)改变光线入射的角度,多次实验后,小华得到如下几组数据:
序号
1
2
3
4
5
入射角/°
20
30
40
50
60
反射角/°
20
30
40
50
60
①分析数据可以得出结论:在光的反射现象中,反射角大小 入射角大小,反射角随入射角的增大而 .
②实验中,入射光线与反射光线始终位于ON的两侧,这说明反射光线与入射光线分居
(4)如图乙所示,保持纸板A和入射光的位置不变,将纸板B绕ON向后任意转动一个角度,这样操作的目的是
(5)为验证光路可逆,小华需要进行的实验操作为:
(6)小华在实验中多次改变入射角的大小,测量反射角大小的目的是
(7)新考法·创新装置同桌小刚改进后的实验装置如图丙所示,让光贴着纸板A射向0点,观察纸板B,得出了反射光线、入射光线、法线在同一平面的结论,请你结合所学知识,分析反射光在纸板B上的现象为 ;小刚改进的实验装置相比原装置的优点是: 。
【答案】(1)暗 量角器 (2)垂直(或竖直) 紧贴 ∠i
(3)①等于(或=) 增大②法线两侧 (4)探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内(5)让光沿着FO 的方向射向0点,观察反射光是否沿着 OE 方向射出(6)使实验结论具有普遍性 (7)纸板B 上半部分观察不到反射光,下半部分能观察到反射光可以同时对比观察反射光线、入射光线、法线是否在同一平面
【解析】(2)为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上, 应将硬纸板垂直(或竖直)放置在平面镜上,使激光笔发出的光紧贴纸板射向0点;入射角为人射光线与法线的夹角,因此入射角为∠i;(3)① 结合表格数据可知,反射角等于入射角,反射角随入射角的增大而增大;②入射光线与反射光线始终位于ON 的两侧, 这说明反射光线与入射光线分居法线两侧;(4)将右半侧纸板绕ON 向后转动一个角度后,观察能否在这半侧纸板上看到反射光,可以探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内;(5)为验证光路是可逆的,需要将光线逆着出射光线的方向射入,若发现逆着入射光线的方向射出,说明反射现象中光路可逆;(6)实验中多次改变入射角的大小进行实验的目的是使实验结论具有普遍性.
· 习题速练
【例1】在“探究光的反射定律”的实验中:
(1)实验时,应将白纸板______放置于水平的平面镜上。
(2)如图甲,当光沿着FO的方向射到镜面,反射后的光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______。
(3)如图乙,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时观察到纸板B的下半部分有反射光线,上半部分无反射光线,表明反射光线、法线和入射光线在______。
(4)利用刻度尺在白纸板上作一条平行于平面镜的直线,A、B、C、D、E、F、M是直线与各入射光线、反射光线、法线的交点(如图丙),测量发现:AB=EF、BC=DE、CM=MD,这样的发现______(选填“能”或“不能”)得到“反射角等于入射角”的结论。
【答案】(1)竖直/垂直
(2)可逆的
(3)同一平面内
(4)能
【详解】(1)纸板应竖直放置在平面镜上,使法线与镜面垂直,保证入射光线、反射光线和法线在同一平面内,便于观察。
(2)在图甲中,如果让光线逆着FO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。
(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的下半部分能够看到反射光线,而上半部分会看不到反射光线,此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)由题可知,若发现、、,利用全等三角形知识可得,、、,即反射角等于入射角。
【例2】小浩同学所在的实验小组利用如图所示的平面镜、纸板、激光器、量角器等器材探究“光的反射定律”。
(1)为了在纸板前从不同方向都可以看到纸板上的光束,实验时应选用表面较________(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,这是利用光在纸板上发生________反射。
(2)如图甲所示,让入射光沿EO方向射向镜面,在纸板NOF上可看到反射光OF,若将纸板NOF沿ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上________(填“能”或“不能”)看到反射光,这说明反射光线、入射光线和法线在________。
(3)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ON两侧的入射角和反射角,将数据记录在表格中得出结论。多次改变入射角进行实验的目的是________。
【答案】(1) 粗糙 漫
(2) 不能 同一平面内
(3)寻找普遍规律
【详解】(1)[1]当光照射到凹凸不平的表面时,会向不同方向反射,所以同学们可以在纸板前从不同方向都可以看到纸板上的光束,因此应选择表面较粗糙的纸板。
[2]这是因为光在纸板上发生了漫反射,能将光反射向各个方向。
(2)[1][2]如图所示,让入射光沿EO方向射向镜面,在纸板NOF上可看到反射光OF;若将纸板NOF沿ON向后折,此时两块纸板不在同一平面内,在NOF面上不能看到反射光,说明反射光线和入射光线在同一平面内。
(3)在探究反射定律时,仅凭一次实验数据就下结论不可靠,可能存在偶然性。多次改变入射角并测量对应的反射角,是为了通过多组数据归纳出普遍成立的反射定律,从而避免偶然性对结论的影响。
【例3】课堂上,老师带领同学们探究“光的反射规律”。
(1)如图甲,实验前将纸板垂直放置在________上,如图乙,探究时使用可向后折转的光屏是为了验证反射光线与入射光线________(选填“在”或“不在”)同一平面内;当激光笔垂直入射时,反射角为________(选填“0°”或“90°”),
(2)如图丙,将纸板往后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,在纸板上________(选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(3)如图丁,用固定激光笔照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点,轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,则墙上光点位置会________(选填“上移”、“不变”或“下移”)。
【答案】(1) 平面镜 在 0°
(2)不能
(3)上移
【详解】(1)为了能在纸板上显示反射光线,应将纸板垂直放置在平面镜上;探究时通过把反射光线所在的纸板向后折转,然后观察能不能看到反射光线,可以验证反射光线与入射光线在同一平面内; 激光笔垂直入射时,反射光线、入射光线和法线重合,反射角为0。
(2)如图丙,将纸板往后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线、入射光线和法线仍然在同一平面内,但不在纸板所在的平面上,所以在纸板上不能看到反射光线。
(3)轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,平面镜逆时针转动,同时法线也逆时针转动,此时入射角变小,反射角变小,则反射光线靠近法线,反射光线会向上移动,则墙上光点位置会上移。
【例4】如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,能从不同方向观察到光的传播路径,这是因为光在纸板上发生______(选填“镜面”或“漫”)反射。在纸板上记录每次的光路,记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是___________;
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和__________,并记录下来;
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在_________。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法:____________。
【答案】(1) 漫 用不同颜色的笔描出每次的入射光线和反射光线
(2)反射角
(3) 同一平面内 保持入射光线不变,将折起的纸板NOF重新转回原位置,若能重新看到反射光,说明反射光一直存在,只是折起后无法在纸板上呈现
【详解】(1)[1]能从不同方向看到光的传播路径,是因为光在粗糙的纸板表面发生了漫反射。
[2]为区分多次实验的光路,可采用的方法有:用不同颜色的笔描出每次的入射光线和反射光线;给每次的光路标注序号(如第 1 次、第 2 次)等。
(2)实验中需要用量角器测量每次的入射角和反射角,通过多组数据发现二者的关系。
(3)[1]以法线ON为轴,将纸板NOF向后折,纸板F与纸板E不在同一平面,此时无法在纸板F上看到反射光,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
[2]方法1:在平面镜上方(纸板NOF的原位置)放置一块光屏(或白色纸板),调整光屏位置,若能在光屏上接收到反射光,说明反射光仍然存在;方法2:用喷雾器在O点附近喷出水雾(或烟雾),通过水雾(烟雾)显示光路,可直接观察到反射光的存在; 方法3:保持入射光线不变,将折起的纸板NOF重新转回原位置,若能重新看到反射光,说明反射光一直存在,只是折起后无法在纸板上呈现。
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