4.2 光的反射定律(举一反三讲义)物理新教材教科版八年级上册
2026-08-10
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理教科版八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 2 光的反射定律 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 光的反射 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 13.47 MB |
| 发布时间 | 2026-08-10 |
| 更新时间 | 2026-08-10 |
| 作者 | 沈书禾 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-08-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59151908.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦初中物理“光的反射定律”核心知识点,以思维导图构建知识框架,系统梳理光的反射现象(定义、基本概念)、反射定律(实验探究、三线共面等规律、光路可逆)及镜面反射与漫反射,形成从现象到规律再到应用的学习支架。
该资料突出科学探究与科学思维,通过可折转纸板实验验证反射定律,结合自行车尾灯、潜望镜等实例培养物理观念,方法技巧中作图口诀与易错点提示助力学生掌握规律。课中辅助教师实验教学,课后分层作业帮助学生查漏补缺,强化知识应用。
内容正文:
第2节光的反射定律
目录
模块一知识框架 1
模块二知识精讲 2
知识点1:光的反射现象 2
知识点2:光的反射定律 3
知识点3:镜面反射与漫反射 8
模块三方法技巧 10
模块四课后作业 11
模块一知识框架
模块二知识精讲
知识点1:光的反射现象
1.光的反射定义
光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被 回原来介质的现象,叫做光的反射。
我们能够看到本身不发光的物体,是因为它们能 太阳、电灯等光源发出的光,这些被反射的光进入了我们的眼睛。
正是有了光的反射,我们才能看到这五彩缤纷的大千世界。
2.与光的反射有关的基本概念
为了便于描述光的反射现象,我们引入以下基本概念:
①入射点(O):光射到反射面上的点。
②法线(ON):经过入射点 于反射面的直线。
法线是一条 线,并不真实存在。
③入射光线(AO):射到反射面上的光线。
④反射光线(OB):从反射面 出去的光线。
⑤入射角(i): 光线与 的夹角。
⑥反射角(r): 光线与 的夹角。
入射角和反射角都是光线与法线的夹角,而不是光线与反射面的夹角。
【典例1】 .如图所示,小明和小美从不同的位置都能看到地面上的物理书。下列说法中正确的是( )
A.物理书是光源,它发出的光进入了人眼,所以小明和小美都能看到它
B.小明和小美都能看到物理书,是由于人眼发出的光到了物理书上
C.小明和小美都能看到物理书,是由于光的折射
D.小明和小美都能看到物理书,是由于光的反射
【变式1】透光镜是西汉中晚期制作的具有特殊效果的青铜镜。当光线照射镜面时,与镜面相对的墙上就会映出镜背纹饰的影像(如图-1所示),其成像原理图如图-2所示,光线由透光镜在屏幕上的投影所利用的光学原理是( )
A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【变式2】中秋节晚上,小明和家人在户外赏月时,观察到地上有树的影子。下列说法正确的是( )
A.小明看见月亮,是因为月亮是光源
B.小明能看见树,是因为树反射了光
C.地上树木的影子,是由于光在地面上发生反射形成的
D.月光能透过大气层照到地球,说明光的传播需要介质
知识点2:光的反射定律
1.实验探究:光的反射定律
实验器材:平面镜、激光笔、可折转的白色硬纸板(带角度尺)等。
光屏(纸板)的作用:①显示光的传播路径;②验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
实验过程:
(1)操作:将平面镜水平放置,把纸板 地立在平面镜上。
(2)操作:用激光笔发出一条细小光束,沿光屏。射向镜面上的O点,观察反射光束的方向,并在光屏上用笔描出 光线和 光线的径迹。
现象:当半圆形光屏在同一平面内时,能观察到反射光线,且 光线、 光线分别在法线两侧,反射光线随着入射光线方向的改变而改变;
(3)操作:改变 的方向,重复上述实验,记录多组入射角和反射角的数据。
实验次数
入射角i/∘
反射角r/∘
1
30
30
2
45
45
3
60
60
表格:
现象:随着入射光线角度的改变,反射光线随着入射光线方向的改变而改变;反射角和入射角大小相等
(4)操作:将纸板NOF向后折转,观察纸板上是否还能看到 。
现象:把有反射光束的半个光屏向后折转一定角度时,观察不到反射光的径迹。
(5)光线垂直入射时情况:
当光线垂直入射时,它将被 反射出去。即反射光线方向改变 。
2.光的反射定律
通过实验探究,可以总结出光的反射定律:
反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
口诀:三线共面;两线分居;两角相等。
3.光路的可逆性
(1)操作:让光沿着反射光线的方向射向镜面,可以看到反射光线将逆着原来 光线的方向射出。
(2)结论:在反射现象中,光路是 的。
(3)应用;假如你在一块平面镜中看到一位小猫,那么,小猫 会通过这面镜子看到你的眼睛。
4.光的反射定律的应用
在竖直放置的盒子两端各安装一块平面镜,将两块平面镜的镜面相对,互相平行,跟水平方向 成 角,这就是最简单的潜望镜。
(1)同一个反射面,每一条入射光线,只有一条反射光线;
(2)先有入射光线,后有反射光线,因此只能说成“反射角等于入射角”,不能说成“入射角等于反射角”;
(3)入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入射光线AO,反射光线OB。
(4)把有反射光束的半个光屏向后折转一定角度时,观察不到反射光的径迹。此时反射光线仍是存在的,只是没有光屏将它显示出来。
【典例2】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上,将白色硬纸板______放置在平面镜上。
(2)如图乙,将右边纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光______(填“存在”或“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,由此说明______。
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线______(选填字母序号)。
A.被纸板挡住 B.仍在纸板上呈现 C.在纸板前方
(5)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
【变式1】小红的自行车后面的反光灯是由一个个相互垂直的红塑料片(如图)构成的,她思考后弄明白了这种设计的优点,请你画出能说明其结构优点的完整光路图。
【变式1-1】如图所示,小伟用平面镜将一束太阳光反射到竖直的水井底,将井底照亮。请你在图中作出平面镜的位置。
【变式2】如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面保持成角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为
B.当液面上升时,光点P的位置不变
C.当液面下降时,光点P将向左移动
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角,光点P将向左移动
【变式3】如图甲所示,八达岭塔式太阳能热发电站是由我国自主设计与建造的亚洲第一座兆瓦级规模的塔式太阳能热发电站。塔式热发电系统的一项关键技术是发电站安装有许多定日镜(即平面镜),每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制,以便准确地将太阳光反射后会聚到高塔顶部的接收器上。如图乙所示,是小京设计的塔式集热模型,当太阳运动到位置1时,一束太阳光以与水平方向成角射向平面镜上的点,反射光线恰与水平方向成角射向接收器。经过一段时间当太阳运动到位置2时,这束太阳光在纸面内沿着顺时针方向转过(图中未画出)后仍照在平面镜上的点,调整平面镜与水平方向的夹角,使反射光还能沿方向射向接收器。太阳由1位置运动2位置时,下列说法正确的是( )
A.反射角的度数保持为30° B.反射角的度数变化了20°
C.夹角增加了10° D.2位置夹角变为40°
知识点3:镜面反射与漫反射
1.镜面反射
定义:一束平行光射到 的表面上,反射光束仍然是 的,这种反射叫做镜面反射。
特点:①反射面光滑 ②平行光入射,反射光平行射出 ③只在某一方向能看到亮光
举例:光滑的镜面、平静的水面、平整的金属表面等。
2.漫反射
定义:平行光射到 的表面上,反射光线射向 ,这种反射叫做漫反射。
特点:①反射面凹凸不平 ②平行光入射,反射光射向各个方向 ③各个方向能看到亮光
举例:白纸、墙壁、书本表面等。
我们能从各个方向看到不发光的物体,是由于光在物体表面发生了 反射。
3.镜面反射与漫反射的异同
相同点:都遵循光的反射定律。在漫反射中,每条光线都 光的反射定律。
不同点:反射面的 不同,导致反射光的方向 。
我们能从各个方向看到书本,是由于光射到书本上时发生了漫反射,故无论我们站在哪个方向,总有一部分光能反射到我们的眼睛里。
【典例3】坐在教室某个位置的同学,因黑板“反光”而看不清某些粉笔字,这是因为照射到该处的光发生了________反射;电影院的幕布表面比较粗糙,这是为了使放映机发出的光在幕布上发生________反射,(两空均选填“镜面”或“漫”),该反射的每一条光线在反射时都________(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律,此时幕布________(选填“是”或“不是”)光源。
【变式1】如图所示,雨后晴朗的夜晚,人迎着月光走,下列有关说法正确的是( )
A.看到地上发暗的是水
B.看到地上发暗是因为光发生了镜面反射
C.看到地上发亮是因为光发生了漫反射
D.光发生漫反射时遵循光的反射定律
【变式2】如图所示,用手电筒竖直照射置于白纸上的方形平面镜上,人从侧面观察白纸和平面镜( )
A.镜面较亮,因为光在平面镜上发生了镜面反射
B.白纸较亮,因为光在白纸上发生了漫反射
C.镜面较暗,因为光在平面镜上发生了漫反射
D.白纸较暗,因为光在白纸上发生了镜面反射
【变式3】夜晚,当汽车灯光照射到前方自行车的尾灯时,汽车驾驶员会看到自行车尾灯非常明亮。查阅资料知道自行车尾灯结构如图乙所示,由相互垂直的反射面组成。下列关于该现象的说法正确的是( )
A.自行车尾灯是光源
B.光在尾灯表面发生漫反射
C.光在尾灯表面只发生一次反射
D.尾灯能将入射光按与原来平行的方向反射回去
模块三方法技巧
方法技巧光反射作图与现象辨析
技巧口诀:反射作图三关键,法线虚线垂直面;入射反射分两侧,两角相等是关键。
解释:解决光的反射作图问题,要抓住以下要点:
1.找法线:过入射点作反射面的垂直线,用虚线表示。法线是反射光线与入射光线夹角的角平分线。
2.定角度:反射角等于入射角。注意入射角和反射角都是光线与法线的夹角,不是与反射面的夹角。
3.画光线:反射光线与入射光线分居在法线两侧,标出箭头表示光的传播方向。
反射现象判断技巧:
①看到本身不发光的物体——属于光的反射现象。
②影子、日食、月食、小孔成像——属于光的直线传播现象。
③倒影、平面镜成像——属于光的反射现象。
④看到发光的物体(光源)——属于光的直线传播现象(光从光源进入人眼)。
易错点:
①混淆入射角与光线和镜面的夹角(入射角是光线与法线的夹角);
②混淆镜面反射和漫反射(两者都遵循反射定律);
③误认为漫反射不遵循反射定律。
模块四课后作业
一、单选题
1.光射到平面镜上,经平面镜反射后,入射光线与法线的夹角为40°,则反射角为( )
A.30° B.40° C.50° D.60°
2.下列关于光的反射的说法正确的是( )
A.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
B.反射光线与入射光线分居法线两侧
C.反射角等于入射角,所以入射角也等于反射角
D.当入射光线与镜面垂直时,反射角为90°
3.某同学验证光的反射规律:如图,水平桌面竖直放平面镜,镜前立长木板,木板上标记点A。在木板上边沿B处,恰能从镜中看到A点。已知A距桌面高,B距桌面高。将笔放在C处恰好挡住该反射光路,若要据此验证反射角等于入射角,则C点到桌面的高度应为( )
A. B. C. D.
4.如图甲是甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站,上方面定日镜通过自动控制系统调整,将太阳光反射到吸热塔顶端聚热,图乙是其简化原理图,当太阳从A点移动到B点时(入射光线始终射向定日镜O点),为保证太阳光始终反射在C点,此时定日镜将( )
A.竖直向上移动 B.水平向右移动 C.绕O点顺时针转动 D.绕O点逆时针转动
5.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60°
C.绕ON前后转动F板,反射光线消失
D.将激光笔靠近N时,光线OB也会靠近ON
6.如图所示,在暗室里,将一块小平面镜平放在较大的白纸上,用手电筒照射镜面,看到镜面是暗的,而白纸显得较亮。下列说法正确的是( )
A.镜面上发生的是漫反射,白纸上发生的是镜面反射
B.镜面上发生的反射遵从光的反射定律,白纸上发生的反射不遵从光的反射定律
C.相同面积的白纸和镜面相比,白纸上反射的光进入人眼多
D.无论从哪个位置看,看到的镜面都是暗的
7.现用如图所示装置“探究光的反射规律”。将一个平面镜放在水平桌面上,再把可沿ON折叠的白色硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,测量出此时入射光线与平面镜成夹角,下列说法正确的是( )
A.此时入射角为,反射角也为
B.若将纸板NOF沿ON向后折叠,反射光线会消失
C.光在平面镜和硬纸板上都发生了镜面反射
D.多次改变入射角大小,目的是为了寻找普遍规律
8.玻璃幕墙在阳光照射下非常刺眼,会造成“光污染”。下列说法正确的是( )
A.玻璃幕墙会刺眼是因为阳光在玻璃幕墙上发生镜面反射
B.普通墙体不刺眼是因为阳光在普通墙体上没有发生反射
C.“光污染”不需要积极治理
D.阳光在玻璃幕墙上发生的反射不遵循光的反射定律
二、填空题
9.被隔板隔开的两个人偶不能直接“看到”对方,但人偶A可以从平面镜中“看到”人偶B的像,如图所示,这是因为光在平面镜上发生了______反射;人偶B也能看到人偶A的像,因为光路是______的。
三、作图题
10.反射光线OB与镜面的夹角为60°,请在图中画出入射光线AO并标出入射角的大小。
11.道路两旁安装的轮廓标本身不能发光,在夜晚或能见度低时,反射车灯发出来的光,显示道路轮廓,如图甲所示。图乙可以帮助我们理解轮廓标的反光原理,请你在图乙上画出入射光线经两平面镜反射的反射光线。(保留作图痕迹)
12.一束太阳光与水平地面成30°夹角,现欲使这束太阳光竖直的射向井底,请在图中准确画出平面镜的位置并标出反射角。
四、实验题
13.在“探究光的反射定律”实验中,实验情景如图所示。
(1)实验时,让激光笔发出的一条细小光束贴着纸板射到点,这是为了在纸板上显示____________。
(2)小红在纸板上用笔描出入射光线和反射光线的径迹;取下纸板,用量角器测出法线两侧的和;比较与的大小,就得出反射角等于入射角的结论。你认为小红的做法是_____(填“正确”或“不正确”)的,理由是________________________________。
(3)接下来,将有反射光束的右半个纸板绕接缝先向前、再向后折转一定角度,观察纸板上是否还有反射光束。实验表明:当左、右两个半个纸板在_____时,右半个纸板上才能呈现反射光束。
14.物理小组的同学用如图甲所示的实验装置,探究光的反射定律,其中为入射光线,为反射光线。
(1)如图甲所示,为了完成实验,还需要的测量工具是________。
(2)实验中,能从不同方向看到纸板上的光束,是因为光在纸板上发生了________。
(3)实验中为了使反射光能在纸板上显示出来,可采取的操作是________(填字母)。
A.使入射光垂直纸板入射到O点
B.使入射光紧贴着纸板入射到O点
C.使入射光离纸板(和纸板不在同一平面)一小段距离入射到O点
(4)实验过程中,如果将一束光沿射入,反射光线将沿方向射出,这表明在光的反射现象中,________。
(5)为了得到普遍规律,还需要多次测量数据,如果将入射光线远离(法线),则反射角将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)物理小组的同学对实验装置进行了改进(如图乙所示),将纸板F沿剪开,把纸板F的上半部分向后弯折,则实验时在纸板F的上、下两部分会观察到的现象是________(填字母)。
A.都能看到反射光线
B.都不能看到反射光线
C.上半部分能看到反射光线,下半部分不能看到反射光线
D.上半部分不能看到反射光线,下半部分能看到反射光线
由此可初步得出:在光的反射现象中,反射光线、入射光线与法线在________。
15.在“探究光的反射定律”实验中,纸板应____________地立在平面镜上,为了让同学们在各个角度都能看到纸板上的光路,纸板的表面应____________(选填“光滑”或“粗糙”)一些;小阳用量角器测量入射角和反射角的大小,两角大小均为45°,根据这组数据,他能否得出“在反射现象中,反射角等于入射角”的结论?____________,理由是:____________________________________。
五、科普阅读题
16.请阅读《地月空间的精准量尺——激光测距》并回答问题。
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月,在浩瀚宇宙中的地月空间,一场跨越35万公里的“光影对话”悄然上演,天都一号通导技术试验星,成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验,标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万公里的空间范围,是人类探索的一个重要方向,作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间,是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。
如图所示为激光测距试验示意图,天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动,地面测控站提供轨道预报数据,地面激光站发出激光,激光经距地约的角反射器反射后“原路”返回,激光站接收到反射回波信号,就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极快,对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝,实施精密跟踪与信号捕获难度极大,此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功,为中国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础,也为未来深空探测任务提供了重要手段,将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次______的地月空间激光测距技术试验;
(2)如图所示,两块平面镜成一定夹角构成角反射器,一束光线射向角反射器,经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是______;
A. B. C.
(3)在激光测距试验中,从激光站发出激光,经天都一号上的角反射器反射,到激光站接收到回波信号所用时间约为多少秒。(光速取,结果保留一位小数)
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第2节光的反射定律
目录
模块一知识框架 1
模块二知识精讲 2
知识点1:光的反射现象 2
知识点2:光的反射定律 4
知识点3:镜面反射与漫反射 12
模块三方法技巧 15
模块四课后作业 16
模块一知识框架
模块二知识精讲
知识点1:光的反射现象
1.光的反射定义
光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象,叫做光的反射。
我们能够看到本身不发光的物体,是因为它们能反射太阳、电灯等光源发出的光,这些被反射的光进入了我们的眼睛。
正是有了光的反射,我们才能看到这五彩缤纷的大千世界。
2.与光的反射有关的基本概念
为了便于描述光的反射现象,我们引入以下基本概念:
①入射点(O):光射到反射面上的点。
②法线(ON):经过入射点垂直于反射面的直线。
法线是一条虚线,并不真实存在。
③入射光线(AO):射到反射面上的光线。
④反射光线(OB):从反射面反射出去的光线。
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。
入射角和反射角都是光线与法线的夹角,而不是光线与反射面的夹角。
【典例1】 .如图所示,小明和小美从不同的位置都能看到地面上的物理书。下列说法中正确的是( )
A.物理书是光源,它发出的光进入了人眼,所以小明和小美都能看到它
B.小明和小美都能看到物理书,是由于人眼发出的光到了物理书上
C.小明和小美都能看到物理书,是由于光的折射
D.小明和小美都能看到物理书,是由于光的反射
【答案】D
【详解】A.光源是指自身能够发光的物体。物理书自身不能发光,不属于光源,我们能看到物理书是因为它反射了其他光源(如太阳光、灯光等)发出的光,而不是它自身发出光进入人眼,故A错误;
B.人眼本身不会发光,我们能看到物体是因为物体反射的光进入了人眼,而不是人眼发出光到物体上,故B错误;
C.光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。小明和小美看到物理书是因为物理书表面反射的光进入了他们的眼睛,这是光的反射现象,而不是光的折射现象,故C错误;
D.物理书本身不发光,但它可以反射其他光源发出的光。当物理书表面反射的光进入小明和小美的眼睛时,他们就能看到物理书了,这是光的反射现象,故D正确。
故选D。
【变式1】透光镜是西汉中晚期制作的具有特殊效果的青铜镜。当光线照射镜面时,与镜面相对的墙上就会映出镜背纹饰的影像(如图-1所示),其成像原理图如图-2所示,光线由透光镜在屏幕上的投影所利用的光学原理是( )
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
【详解】透光镜的成像原理是光线照射到镜面时,会先发生反射,之后光线透过镜子上的纹饰部分,再在屏幕上形成影像。故其核心的光学原理是光的反射。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式2】中秋节晚上,小明和家人在户外赏月时,观察到地上有树的影子。下列说法正确的是( )
A.小明看见月亮,是因为月亮是光源
B.小明能看见树,是因为树反射了光
C.地上树木的影子,是由于光在地面上发生反射形成的
D.月光能透过大气层照到地球,说明光的传播需要介质
【答案】B
【详解】A.光源是指能够自行发光的物体。月亮本身并不会发光,我们看到月亮是因为月亮反射了太阳的光,所以月亮不是光源,故A错误;
B.我们之所以能看到不发光的物体,是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。树本身不发光,小明能看见树,是因为树反射了月光,反射的光进入了小明的眼睛,故B正确;
C.光在同种均匀介质中沿直线传播,当光遇到不透明的物体时,在物体的后面会形成一个光照不到的黑暗区域,这就是影子。地上树木的影子是由于光沿直线传播,被树木挡住后,在地面上形成的黑暗区域,而不是光在地面上发生反射形成的,故C错误;
D.光的传播不需要介质,光可以在真空中传播,太阳光(月光是月球反射的太阳光)能穿过真空的宇宙空间到达地球,就说明了光的传播不需要介质。月光能透过大气层照到地球,是因为大气层是光可以传播的介质,但这并不能说明光的传播需要介质,故D错误。
故选B。
知识点2:光的反射定律
1.实验探究:光的反射定律
实验器材:平面镜、激光笔、可折转的白色硬纸板(带角度尺)等。
光屏(纸板)的作用:①显示光的传播路径;②验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
实验过程:
(1)操作:将平面镜水平放置,把纸板竖直地立在平面镜上。
(2)操作:用激光笔发出一条细小光束,沿光屏。射向镜面上的O点,观察反射光束的方向,并在光屏上用笔描出入射光线和反射光线的径迹。
现象:当半圆形光屏在同一平面内时,能观察到反射光线,且入射光线、反射光线分别在法线两侧,反射光线随着入射光线方向的改变而改变;
(3)操作:改变入射光线的方向,重复上述实验,记录多组入射角和反射角的数据。
实验次数
入射角i/∘
反射角r/∘
1
30
30
2
45
45
3
60
60
表格:
现象:随着入射光线角度的改变,反射光线随着入射光线方向的改变而改变;反射角和入射角大小相等
(4)操作:将纸板NOF向后折转,观察纸板上是否还能看到反射光线。
现象:把有反射光束的半个光屏向后折转一定角度时,观察不到反射光的径迹。
(5)光线垂直入射时情况:
当光线垂直入射时,它将被垂直反射出去。即反射光线方向改变180∘。
2.光的反射定律
通过实验探究,可以总结出光的反射定律:
反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
口诀:三线共面;两线分居;两角相等。
3.光路的可逆性
(1)操作:让光沿着反射光线的方向射向镜面,可以看到反射光线将逆着原来入射光线的方向射出。
(2)结论:在反射现象中,光路是可逆的。
(3)应用;假如你在一块平面镜中看到一位小猫,那么,小猫也一定会通过这面镜子看到你的眼睛。
4.光的反射定律的应用
在竖直放置的盒子两端各安装一块平面镜,将两块平面镜的镜面相对,互相平行,跟水平方向 成 45° 角,这就是最简单的潜望镜。
(1)同一个反射面,每一条入射光线,只有一条反射光线;
(2)先有入射光线,后有反射光线,因此只能说成“反射角等于入射角”,不能说成“入射角等于反射角”;
(3)入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入射光线AO,反射光线OB。
(4)把有反射光束的半个光屏向后折转一定角度时,观察不到反射光的径迹。此时反射光线仍是存在的,只是没有光屏将它显示出来。
【典例2】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上,将白色硬纸板______放置在平面镜上。
(2)如图乙,将右边纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光______(填“存在”或“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,由此说明______。
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线______(选填字母序号)。
A.被纸板挡住 B.仍在纸板上呈现 C.在纸板前方
(5)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)竖直/垂直
(2)存在
(3) 下部 光的反射规律中,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内
(4)C
(5)B
【详解】(1)实验中白色硬纸板需要竖直(垂直)放置在平面镜上,才能让法线、入射光线同时呈现在纸板平面内,顺利显示光路。
(2)将右侧纸板向后折时,只是纸板所在平面离开了反射光线的传播平面,人眼无法在纸板上承接看到光路,但反射光线是实际存在的,反射光并没有消失。
(3)沿PQ剪开纸板后向后折上半部分,纸板右侧下部仍和入射光线、法线所在平面重合,因此下部能看到反射光线;该现象直接验证了光的反射规律中,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内的结论。
(4)纸板整体向后倾斜时,法线始终垂直于平面镜,反射光线和入射光线、法线共面,这个平面是垂直于平面镜的,因此反射光线会在倾斜的纸板前方,不会被纸板承接显示,故选C。
(5)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,不是真实存在的,有助于我们判断并测出入射角和反射角;反射光线与入射光线是两条相交射线,没有法线的话,反射光线与入射光线无论是什么角度,都一定在同一平面内;法线始终垂直于镜面,法线的作用是利用三线共面来确定反射光线所在的平面,故AC错误,B正确。
故选B。
【变式1】小红的自行车后面的反光灯是由一个个相互垂直的红塑料片(如图)构成的,她思考后弄明白了这种设计的优点,请你画出能说明其结构优点的完整光路图。
【答案】
【详解】依次在两个塑料片上作图,过入射点作垂直于塑料片的法线,根据反射角等于入射角,作出两次反射的入射光线。平面镜互相垂直时,反射光线与入射光线平行,即光线从哪里来,还反射到哪里去,即产生“反向射回”的效果,会引起司机注意而避免事故的发生。
【变式1-1】如图所示,小伟用平面镜将一束太阳光反射到竖直的水井底,将井底照亮。请你在图中作出平面镜的位置。
【答案】
【详解】根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,反射光线和入射光线分居法线两侧。法线与平面镜垂直,据此作图。
【变式2】如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面保持成角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为
B.当液面上升时,光点P的位置不变
C.当液面下降时,光点P将向左移动
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角,光点P将向左移动
【答案】D
【详解】A.入射角是入射光线与法线的夹角,不是入射光线与镜面的夹角,由此可知,入射角大小为,故A错误;
B.当液面上升时,由于入射角不变,反射光线与原来的反射光线平行,根据下图可知,光点P将向左移动,故B错误;
C.当液面下降时,由于入射角不变,反射光线与原来的入射光线平行,根据下图可知,光点P将向右移动,故C错误;
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角时,入射角减小,反射角也减小,根据下图所示,光点P将向左移动,故D正确。
故选D。
【变式3】如图甲所示,八达岭塔式太阳能热发电站是由我国自主设计与建造的亚洲第一座兆瓦级规模的塔式太阳能热发电站。塔式热发电系统的一项关键技术是发电站安装有许多定日镜(即平面镜),每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制,以便准确地将太阳光反射后会聚到高塔顶部的接收器上。如图乙所示,是小京设计的塔式集热模型,当太阳运动到位置1时,一束太阳光以与水平方向成角射向平面镜上的点,反射光线恰与水平方向成角射向接收器。经过一段时间当太阳运动到位置2时,这束太阳光在纸面内沿着顺时针方向转过(图中未画出)后仍照在平面镜上的点,调整平面镜与水平方向的夹角,使反射光还能沿方向射向接收器。太阳由1位置运动2位置时,下列说法正确的是( )
A.反射角的度数保持为30° B.反射角的度数变化了20°
C.夹角增加了10° D.2位置夹角变为40°
【答案】C
【分析】当太阳运动到位置1时,AO为入射光线,OB为反射光线,可求出入射角和反射角的大小,根据已知条件可计算夹角;当太阳运动到位置2时,太阳光在纸面内沿着顺时针方向转过,反射光线方向不变,可求出新的入射角和反射角,进而求出新的夹角的大小。
【详解】当太阳运动到位置1时,入射光线AO与水平方向的夹角,反射光线OB与水平方向的夹角,则入射光线与反射光线的夹角为
则入射角和反射角的度数为20°。OB与平面镜的夹角为
水平面与平面镜的夹角
当太阳运动到位置2时,太阳光AO在纸面内沿着顺时针方向转过,则反射光线仍为OB,方向不变,则新的入射光线与反射光线的夹角变为
此时入射角和反射角为,反射角的度数变化了
此时反射光线OB与平面镜的夹角为
水平面与平面镜的夹角
则比增加了10°。故ABD错误,C正确。
故选C。
知识点3:镜面反射与漫反射
1.镜面反射
定义:一束平行光射到光滑的表面上,反射光束仍然是平行的,这种反射叫做镜面反射。
特点:①反射面光滑 ②平行光入射,反射光平行射出 ③只在某一方向能看到亮光
举例:光滑的镜面、平静的水面、平整的金属表面等。
2.漫反射
定义:平行光射到凹凸不平的表面上,反射光线射向各个方向,这种反射叫做漫反射。
特点:①反射面凹凸不平 ②平行光入射,反射光射向各个方向 ③各个方向能看到亮光
举例:白纸、墙壁、书本表面等。
我们能从各个方向看到不发光的物体,是由于光在物体表面发生了漫反射。
3.镜面反射与漫反射的异同
相同点:都遵循光的反射定律。在漫反射中,每条光线都遵从光的反射定律。
不同点:反射面的光滑程度不同,导致反射光的方向不同。
我们能从各个方向看到书本,是由于光射到书本上时发生了漫反射,故无论我们站在哪个方向,总有一部分光能反射到我们的眼睛里。
【典例3】坐在教室某个位置的同学,因黑板“反光”而看不清某些粉笔字,这是因为照射到该处的光发生了________反射;电影院的幕布表面比较粗糙,这是为了使放映机发出的光在幕布上发生________反射,(两空均选填“镜面”或“漫”),该反射的每一条光线在反射时都________(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律,此时幕布________(选填“是”或“不是”)光源。
【答案】 镜面 漫 遵循 不是
【详解】黑板“反光”是因为黑板局部区域过于光滑,平行入射的光线被反射后仍平行射出,强光盖过了粉笔字的漫反射光,属于镜面反射。
电影院粗糙的幕布可以让入射的光线向各个方向反射,保证影院内不同位置的观众都能看到画面,这种反射是漫反射。
无论是镜面反射还是漫反射,每一条光线的反射过程都严格遵循光的反射定律。
幕布自身不能发光,故不是光源。
【变式1】如图所示,雨后晴朗的夜晚,人迎着月光走,下列有关说法正确的是( )
A.看到地上发暗的是水
B.看到地上发暗是因为光发生了镜面反射
C.看到地上发亮是因为光发生了漫反射
D.光发生漫反射时遵循光的反射定律
【答案】D
【详解】ABC。迎着月光走,月光经水面发生镜面反射,进入人的眼睛的反射光线多,人感觉水面亮;地面发生漫反射,进入人的眼睛的反射光线很少,人感觉地面暗,故ABC错误;
D.不管是漫反射,还是镜面反射,都遵循光的反射定律,故D正确。
故选D。
【变式2】如图所示,用手电筒竖直照射置于白纸上的方形平面镜上,人从侧面观察白纸和平面镜( )
A.镜面较亮,因为光在平面镜上发生了镜面反射
B.白纸较亮,因为光在白纸上发生了漫反射
C.镜面较暗,因为光在平面镜上发生了漫反射
D.白纸较暗,因为光在白纸上发生了镜面反射
【答案】B
【详解】当手电筒垂直照射白纸和平面镜时,平面镜表面光滑,光线在平面镜表面发生镜面反射,反射光线垂直反射,从侧面看时,几乎没有光线进入人眼,所以看到的平面镜是暗的;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,所以看到的白纸是亮的,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式3】夜晚,当汽车灯光照射到前方自行车的尾灯时,汽车驾驶员会看到自行车尾灯非常明亮。查阅资料知道自行车尾灯结构如图乙所示,由相互垂直的反射面组成。下列关于该现象的说法正确的是( )
A.自行车尾灯是光源
B.光在尾灯表面发生漫反射
C.光在尾灯表面只发生一次反射
D.尾灯能将入射光按与原来平行的方向反射回去
【答案】D
【详解】A.光源是指自身能够发光的物体。自行车尾灯本身不能发光,是靠反射其他光源的光才被人看见,因此它不是光源。故A错误;
B.漫反射是光照射到粗糙不平的表面上,向各个方向反射。自行车尾灯的表面是由许多光滑的小平面镜组成的,光在这些表面上发生的是镜面反射。如果是漫反射,光会向四面八方散射,驾驶员看到的尾灯就不会那么明亮。故B错误;
C.从图乙的结构可以看出,入射光线射到其中一个反射面后,反射光线会射向另一个与之垂直的反射面,发生第二次反射。因此,光在尾灯内至少要发生两次反射。故C错误;
D.自行车尾灯由相互垂直的反射面组成。根据光的反射定律,射向这种结构的光线,经过两次反射后,出射光线会与入射光线平行反向射回。这样,汽车灯光照射到尾灯上,反射光会沿原路返回,射入驾驶员的眼睛,使其看到非常明亮的尾灯,从而起到安全警示作用。故D正确。
故选D。
模块三方法技巧
方法技巧光反射作图与现象辨析
技巧口诀:反射作图三关键,法线虚线垂直面;入射反射分两侧,两角相等是关键。
解释:解决光的反射作图问题,要抓住以下要点:
1.找法线:过入射点作反射面的垂直线,用虚线表示。法线是反射光线与入射光线夹角的角平分线。
2.定角度:反射角等于入射角。注意入射角和反射角都是光线与法线的夹角,不是与反射面的夹角。
3.画光线:反射光线与入射光线分居在法线两侧,标出箭头表示光的传播方向。
反射现象判断技巧:
①看到本身不发光的物体——属于光的反射现象。
②影子、日食、月食、小孔成像——属于光的直线传播现象。
③倒影、平面镜成像——属于光的反射现象。
④看到发光的物体(光源)——属于光的直线传播现象(光从光源进入人眼)。
易错点:
①混淆入射角与光线和镜面的夹角(入射角是光线与法线的夹角);
②混淆镜面反射和漫反射(两者都遵循反射定律);
③误认为漫反射不遵循反射定律。
模块四课后作业
一、单选题
1.光射到平面镜上,经平面镜反射后,入射光线与法线的夹角为40°,则反射角为( )
A.30° B.40° C.50° D.60°
【答案】B
【详解】由题意可知,“入射光线与法线的夹角为40°”,即入射角为40°。 根据反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也为40°,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B 。
2.下列关于光的反射的说法正确的是( )
A.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
B.反射光线与入射光线分居法线两侧
C.反射角等于入射角,所以入射角也等于反射角
D.当入射光线与镜面垂直时,反射角为90°
【答案】B
【详解】A.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,漫反射是因为反射面不平整,反射光线向各个方向散射,但依然满足反射定律。故A错误;
B.根据光的反射定律,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,且反射光线与入射光线分居法线两侧。故B正确;
C.反射角等于入射角,这是反射定律的内容,但不能说“入射角也等于反射角”,因为先有入射光线,才有反射光线,逻辑上入射角是“因”,反射角是“果”。故C错误;
D.当入射光线与镜面垂直时,入射角是入射光线与法线的夹角,入射角为0°,根据反射角等于入射角,则反射角也为0°。故D错误。
故选B。
3.某同学验证光的反射规律:如图,水平桌面竖直放平面镜,镜前立长木板,木板上标记点A。在木板上边沿B处,恰能从镜中看到A点。已知A距桌面高,B距桌面高。将笔放在C处恰好挡住该反射光路,若要据此验证反射角等于入射角,则C点到桌面的高度应为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
如上图,过C点作AB的垂线交于D点,由于长木板与平面镜均竖直放置在桌面上,边AC与边BC等长,是等腰三角形,CD是的角平分线, D点与C点等高,其到桌面距离相等,将求C点到桌面的距离转换成求解D点到桌面的距离,即
所以当C到桌面的高度为60cm时,就可以证明平面镜反射时反射角等于入射角,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.如图甲是甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站,上方面定日镜通过自动控制系统调整,将太阳光反射到吸热塔顶端聚热,图乙是其简化原理图,当太阳从A点移动到B点时(入射光线始终射向定日镜O点),为保证太阳光始终反射在C点,此时定日镜将( )
A.竖直向上移动 B.水平向右移动 C.绕O点顺时针转动 D.绕O点逆时针转动
【答案】D
【详解】当太阳从A点移动到B点时,入射角减小,反射角等于入射角,反射角也减小,反射光线在C点上方。
A.竖直向上移动定日镜,入射点右移,反射光线在C点上方,故A不符合题意;
B.定日镜水平向右移动,入射点不变,反射光线在C点上方,故B不符合题意;
C.定日镜绕O点顺时针转动,入射角减小,反射角等于入射角,反射角也减小,反射光线在C点上方,故C不符合题意;
D.定日镜绕O点逆时针转动,入射角增大,反射角等于入射角,反射角也增大,反射光线会在C点,故D符合题意。
故选D。
5.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60°
C.绕ON前后转动F板,反射光线消失
D.将激光笔靠近N时,光线OB也会靠近ON
【答案】C
【详解】A.光线沿AO射向平面镜,AO是入射光线。故A正确,不符合题意;
B.图中入射光线AO与法线ON的夹角为入射角,由图可知入射角为60°。根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角也等于60°。故B正确,不符合题意;
C.根据光的反射定律,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。将纸板F绕ON前后转动,纸板F与纸板E不在同一平面上,所以在纸板F上就看不到反射光线,但反射光线并没有消失,故C错误,符合题意;
D.根据光的反射定律,反射角等于入射角。当激光笔靠近N时,入射光线AO靠近法线ON,入射角减小,因此反射角也减小,反射光线OB也会靠近法线ON。故D正确,不符合题意。
故选C。
6.如图所示,在暗室里,将一块小平面镜平放在较大的白纸上,用手电筒照射镜面,看到镜面是暗的,而白纸显得较亮。下列说法正确的是( )
A.镜面上发生的是漫反射,白纸上发生的是镜面反射
B.镜面上发生的反射遵从光的反射定律,白纸上发生的反射不遵从光的反射定律
C.相同面积的白纸和镜面相比,白纸上反射的光进入人眼多
D.无论从哪个位置看,看到的镜面都是暗的
【答案】C
【详解】AC.在暗室里,当手电筒照射白纸和平面镜,平面镜发生镜面反射,反射光线射向另一侧,几乎没有光线进入人眼,人眼感觉平面镜是暗的;白纸表面是粗糙的,发生漫反射,反射光线射向四面八方,有光线进入人眼,人眼感觉白纸是亮的,故A错误、C正确;
B.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,故B错误;
D.如果镜面反射的光射入人的眼睛,人会看到镜面较亮,故D错误。
故选C。
7.现用如图所示装置“探究光的反射规律”。将一个平面镜放在水平桌面上,再把可沿ON折叠的白色硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,测量出此时入射光线与平面镜成夹角,下列说法正确的是( )
A.此时入射角为,反射角也为
B.若将纸板NOF沿ON向后折叠,反射光线会消失
C.光在平面镜和硬纸板上都发生了镜面反射
D.多次改变入射角大小,目的是为了寻找普遍规律
【答案】D
【详解】A.由图可知,入射光线与平面镜的夹角为50°,因此入射角是
根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也是40°,故A错误;
B.将纸板NOF沿ON向后折时在纸板上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面,反射光线依然存在,故B错误;
C.平面镜表面光滑,光在平面镜上发生了镜面反射;硬纸板表面比较粗糙,光在硬纸板上发生了漫反射,故C错误;
D.实验中为了得到普遍规律,多次改变入射角大小,得到多组实验数据,故D正确。
故选D。
8.玻璃幕墙在阳光照射下非常刺眼,会造成“光污染”。下列说法正确的是( )
A.玻璃幕墙会刺眼是因为阳光在玻璃幕墙上发生镜面反射
B.普通墙体不刺眼是因为阳光在普通墙体上没有发生反射
C.“光污染”不需要积极治理
D.阳光在玻璃幕墙上发生的反射不遵循光的反射定律
【答案】A
【详解】A. 玻璃幕墙表面光滑,阳光在其上发生镜面反射,反射光线集中且方向一致,导致刺眼,故A正确;
B. 普通墙体表面粗糙,阳光在其上发生漫反射,反射光线分散,因此不刺眼,但并非没有反射,故B错误;
C. “光污染”对视觉环境、交通安全和生态健康有害,需要积极采取治理措施(如使用低反射率玻璃),故C错误;
D. 阳光在玻璃幕墙上发生的反射属于镜面反射,但镜面反射和漫反射均遵循光的反射定律(反射角等于入射角),故D错误。
故选A。
二、填空题
9.被隔板隔开的两个人偶不能直接“看到”对方,但人偶A可以从平面镜中“看到”人偶B的像,如图所示,这是因为光在平面镜上发生了______反射;人偶B也能看到人偶A的像,因为光路是______的。
【答案】 镜面 可逆
【详解】[1][2]人偶B反射的光线射到平面镜,发生镜面反射,反射光线进入人偶A的眼睛,人偶A可以从平面镜中“看到”人偶B的像;在光的反射现象中光路是可逆的,因此人偶B也能逆着光线的方向看到人偶A的像。
三、作图题
10.反射光线OB与镜面的夹角为60°,请在图中画出入射光线AO并标出入射角的大小。
【答案】
【详解】反射光线与镜面的夹角是60°,所以反射角为30°,根据反射角等于入射角,做出入射光线,入射角也为30°。
11.道路两旁安装的轮廓标本身不能发光,在夜晚或能见度低时,反射车灯发出来的光,显示道路轮廓,如图甲所示。图乙可以帮助我们理解轮廓标的反光原理,请你在图乙上画出入射光线经两平面镜反射的反射光线。(保留作图痕迹)
【答案】
【详解】过第一个入射点画垂直镜面的法线,根据反射角等于入射角作第一条反射光线;第一条反射光线与第二个镜面的交点为第二个入射点,过第二个入射点画垂直镜面的法线,根据反射角等于入射角作第二条反射光线,如图所示:
12.一束太阳光与水平地面成30°夹角,现欲使这束太阳光竖直的射向井底,请在图中准确画出平面镜的位置并标出反射角。
【答案】
【详解】现欲使这束太阳光竖直的射向井底,过入射点O,画出竖直向下的反射光线,入射光线与水平成30°,反射光线竖直向下,因此入射光线和反射光线的总夹角为,反射角等于入射角,作这个角的角平分线,即为法线;过入射点作法线的垂线,该位置就是平面镜;反射角的大小为 ,标出该角度即完成作图。
四、实验题
13.在“探究光的反射定律”实验中,实验情景如图所示。
(1)实验时,让激光笔发出的一条细小光束贴着纸板射到点,这是为了在纸板上显示____________。
(2)小红在纸板上用笔描出入射光线和反射光线的径迹;取下纸板,用量角器测出法线两侧的和;比较与的大小,就得出反射角等于入射角的结论。你认为小红的做法是_____(填“正确”或“不正确”)的,理由是________________________________。
(3)接下来,将有反射光束的右半个纸板绕接缝先向前、再向后折转一定角度,观察纸板上是否还有反射光束。实验表明:当左、右两个半个纸板在_____时,右半个纸板上才能呈现反射光束。
【答案】(1)光的传播路径
(2) 不正确 仅凭一次实验得出的结论具有偶然性,不能反映“两角”大小关系的普遍规律
(3)同一平面
【详解】(1)实验时,让激光笔发出的细小光束贴着纸板射到O点时,光会在纸板上发生漫反射,进入人的眼睛,从而能显示出光的传播路径。
(2)[1][2]仅通过一次实验得到的数据具有偶然性,不能代表普遍规律。为了得出反射角等于入射角这一普遍成立的结论,应该改变光束入射角的大小进行多次实验。
(3)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,左、右两个半个纸板在同一平面内时,才能同时呈现反射光线和入射光线,即右半个纸板上才能呈现反射光束。
14.物理小组的同学用如图甲所示的实验装置,探究光的反射定律,其中为入射光线,为反射光线。
(1)如图甲所示,为了完成实验,还需要的测量工具是________。
(2)实验中,能从不同方向看到纸板上的光束,是因为光在纸板上发生了________。
(3)实验中为了使反射光能在纸板上显示出来,可采取的操作是________(填字母)。
A.使入射光垂直纸板入射到O点
B.使入射光紧贴着纸板入射到O点
C.使入射光离纸板(和纸板不在同一平面)一小段距离入射到O点
(4)实验过程中,如果将一束光沿射入,反射光线将沿方向射出,这表明在光的反射现象中,________。
(5)为了得到普遍规律,还需要多次测量数据,如果将入射光线远离(法线),则反射角将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)物理小组的同学对实验装置进行了改进(如图乙所示),将纸板F沿剪开,把纸板F的上半部分向后弯折,则实验时在纸板F的上、下两部分会观察到的现象是________(填字母)。
A.都能看到反射光线
B.都不能看到反射光线
C.上半部分能看到反射光线,下半部分不能看到反射光线
D.上半部分不能看到反射光线,下半部分能看到反射光线
由此可初步得出:在光的反射现象中,反射光线、入射光线与法线在________。
【答案】(1)量角器
(2)漫反射
(3)B
(4)光路可逆
(5)变大
(6) D 同一平面内
【详解】(1)实验需要测量入射角和反射角,因此需要量角器。
(2)纸板表面粗糙,光在纸板上发生漫反射,反射光线射向各个方向,所以能从不同方向看到光束。
(3)要使光在纸板上显现光路,需要使入射光紧贴纸板入射,让光线在纸板上传播;垂直入射无法显示完整光路,光线离开纸板则看不到光路。
(4)光线沿入射,反射光沿射出,说明光反射时,光路可逆。
(5)入射光线远离法线,入射角变大;根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角变大。
(6)纸板F下半部分仍与纸板E在同一平面,能看到反射光线;上半部分向后弯折,不在入射光所在平面,看不到反射光线,故选D。
由此可初步得出:在光的反射现象中,反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
15.在“探究光的反射定律”实验中,纸板应____________地立在平面镜上,为了让同学们在各个角度都能看到纸板上的光路,纸板的表面应____________(选填“光滑”或“粗糙”)一些;小阳用量角器测量入射角和反射角的大小,两角大小均为45°,根据这组数据,他能否得出“在反射现象中,反射角等于入射角”的结论?____________,理由是:____________________________________。
【答案】 竖直 粗糙 不能 实验次数太少,结论有偶然性
【详解】实验中平面镜水平放置,纸板竖直立在平面镜上,此时法线与纸板共面,光路能完整呈现在纸板上;
粗糙的纸板表面会让光发生漫反射,反射光线会射向各个方向,这样不同角度的同学都能看到纸板上的光路;
只进行一次实验,得出的实验结论不具有普遍性,存在偶然性,因此不能得出该结论。
五、科普阅读题
16.请阅读《地月空间的精准量尺——激光测距》并回答问题。
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月,在浩瀚宇宙中的地月空间,一场跨越35万公里的“光影对话”悄然上演,天都一号通导技术试验星,成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验,标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万公里的空间范围,是人类探索的一个重要方向,作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间,是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。
如图所示为激光测距试验示意图,天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动,地面测控站提供轨道预报数据,地面激光站发出激光,激光经距地约的角反射器反射后“原路”返回,激光站接收到反射回波信号,就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极快,对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝,实施精密跟踪与信号捕获难度极大,此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功,为中国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础,也为未来深空探测任务提供了重要手段,将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次______的地月空间激光测距技术试验;
(2)如图所示,两块平面镜成一定夹角构成角反射器,一束光线射向角反射器,经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是______;
A. B. C.
(3)在激光测距试验中,从激光站发出激光,经天都一号上的角反射器反射,到激光站接收到回波信号所用时间约为多少秒。(光速取,结果保留一位小数)
【答案】(1)白天强光干扰条件下
(2)B
(3)2.3s
【详解】(1)由题意知,天都一号通导技术试验星,成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验,标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
(2)入射光线经镜面两次反射后,沿与最初入射光线平行的方向反射回去,因此两次反射角与入射角的和为180度,因为反射角等于入射角,则第一次反射时的反射角与第二次反射时的入射角的和为90度,因此角反射器的两个镜面的夹角应为90度。故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)由题意知,地面激光站发出激光,激光经距地约的角反射器反射后“原路”返回,因此从激光站发出激光,经天都一号上的角反射器反射,到激光站接收到回波信号所用时间约为
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