4.2 光的反射(知识解读) 讲义-2026-2027学年人教版物理八年级上学期
2026-09-24
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内容正文:
4.2 光的反射(知识解读)
【新教材人教版】
题型归纳
【题型1 用光的反射解释倒影】 3
【题型2 探究光的反射规律的实验】 4
【题型3 光的反射定律】 8
【题型4 入射角、反射角的相关计算】 11
【题型5 反射光随入射光的变化】 13
【题型6 光路的可逆性】 16
【题型7 作光的反射光路图】 18
【题型8 镜面反射】 21
【题型9 漫反射】 23
【随堂巩固】 25
考点1
光的反射定律
1、光的反射现象:光从一种介质射向另一种介质的表面时,会有一部分光在介质表面反射回原介质中,这种传播现象叫光的反射。
2、看到物体的原因:我们能看到太阳、明亮的日光灯等光源,是因为光源发出的光进入我们的眼睛,产生了视觉。同时,我们也能看到本身不发光的物体,如书、平面镜、月亮等,是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛,产生视觉。
3、光的反射的基本概念:一点、两角、三线
一点
入射点
光的入射点,用字母“O”表示
三线
入射光线
入射到反射面上的光线,如图中的光线EO
法线
经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,如图中的ON
反射光线
入射光线射到反射面上后,被反射面反射的光线,如图中的光线OF
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,如图中的∠i
反射角
反射光线与法线的夹角,如图中的∠r
4、实验:探究光反射时的规律
实验猜想
(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等。
(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的。
实验器材
平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片(作用是显示光路)。
进行实验与收集证据
(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转。
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(目的是寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中。
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数
入射角
反射角
1
60°
60°
2
45°
45°
3
30°
30°
…
分析论证
(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变。
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小。
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
归纳总结(光的反射定律)
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内(三线共面);反射光线、入射光线分别位于法线两侧(两线两侧);反射角等于入射角(两角相等)。
5、对光的反射定律的理解
(1)每条入射光线,有且只有一条反射光线与之相对应。
(2)反射现象发生时,先由入射光,后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的,所以叙述光的反射定律时,不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
(3)在光的反射现象中,入射光线靠近法线时,入射角减小,反射角也随之减小;入射光线远离法线时,入射角增大,反射光线随之远离法线,反射角也增大。
(4)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线与入射光线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
【题型1 用光的反射解释倒影】
【例1】如图所示的几种现象中,属于光的反射现象的是( )
A.树下阴影 B.立竿见影
C.墙上手影 D.水中倒影
【答案】D
【详解】ABC.树下阴影、立竿见影、墙上手影均是光沿直线传播形成的,故ABC不符合题意;
D.水中倒影属于平面镜成像,由光的反射形成,故D符合题意。
故选D。
【变式1-1】下列关于光现象的描述中,错误的是( )
A.“坐井观天,所见甚小”是由于光的直线传播产生的一种现象
B.三月桃花盛开,游人能观赏到美丽的桃花,是光在桃花表面发生漫反射的结果
C.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
D.“镜中月,水中花”是光的反射现象
【答案】C
【详解】A.“坐井观天,所见甚小”是因为光沿直线传播,井口限制了光线的传播范围,故A正确;
B.游人能在不同位置观赏到桃花,是因为光在桃花凹凸不平的表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,故B正确;
C.无论是镜面反射还是漫反射,每一条反射光线都遵循光的反射定律,故C错误;
D.“镜中月,水中花”属于平面镜成像,本质是光的反射现象,故D正确。
本题选择错误的,故选C。
【变式1-2】市郊外的“谷韵绿道”一带,秀丽的风光真是美到窒息。峒河水面平静如镜,倒映出两岸的青山绿树。如图所示,水中倒影是由于光的_________形成的。一艘垃圾打捞船沿垂直河岸方向缓慢从对岸驶过来,河面宽15m,船到达岸边用时1分钟,垃圾打捞船行驶的平均速度是___________。
【答案】 反射 0.25m/s
【详解】水中倒影是平面镜成像现象,原理是光的反射。
船到达岸边的时间,垃圾打捞船行驶的平均速度
【变式1-3】在河南襄城县,鸬鹚捕鱼技艺已被列入县级非物质文化遗产。如图所示,鸬鹚在水面上形成的倒影是光的________形成的;捕鱼的鸬鹚从水中出来后,湿漉漉的身子会渐渐变干,这是因为水发生了________(填物态变化名称)。
【答案】 反射 汽化
【详解】水面上形成倒影,属于平面镜成像,是光的反射形成的。
水变干,是水吸热由液态变为水蒸气,属于汽化现象。
【题型2 探究光的反射规律的实验】
【例2】某同学设计了如图甲所示的装置探究光的反射定律,实验器材有:平面镜、量角器、白色纸板、激光笔、直尺等。
【证据】
(1)实验中,将平面镜放在水平桌面上,将白色纸板____________放在平面镜上。光在白色纸板上发生____________反射(选填“漫”或“镜面”);
(2)在图甲中,让入射光线沿EO方向射到平面镜上O点,反射光线沿OF射出,测出入射角和反射角的大小,改变入射角的大小进行多次实验,数据如下表所示:
次数
1
2
3
在图乙中,入射光线不变,将右半纸板沿着向后折转,在右半纸板上不能观察到反射光线,此时的反射光____________(选填“存在”或“不存在”);
【解释】
(3)根据实验现象可得出,在光的反射中,反射角____________入射角,且反射光线、入射光线及法线在____________;
【交流】
(4)在图甲中,若将光线逆着的方向射向点,发现光线沿射出,这说明在光的反射中,_________;
(5)实验中,为了描绘入射光线与反射光线,用笔在它们的路径上各点一个点在白色纸板上,然后用直尺将这两个点与点相连,这样做运用到的光学原理是____________。
【答案】(1) 垂直 漫
(2)存在
(3) 等于 同一平面内
(4)光路是可逆的
(5)光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】(1)实验时白色纸板必须垂直立在平面镜上,才能让法线(垂直于镜面)落在纸板内,顺利呈现入射和反射光线。
白色纸板表面粗糙,光在上面发生漫反射,反射光会射向各个方向,能从不同角度观察到纸板上的光路。
(2)将右半纸板向后折转时,只是让反射光线所在的平面和右半纸板不在同一平面,因此纸板上看不到反射光线,但反射光线的实际传播路径没有改变,反射光依然是存在的。
(3)从实验数据记录表格可知,每组反射角都和对应入射角大小相等。
纸板折转后无法呈现反射光线的现象,说明反射光线、入射光线和法线始终在同一平面内。
(4)让光线沿着原来反射光线的路径反向入射,新的反射光线会沿着原来入射光线的路径射出,这个现象直接验证了在光的反射现象中,光路是可逆的。
(5)因为光在同种均匀介质里沿直线传播,所以只需要确定光线路径上的任意一个点,再将这个点和入射点O连接起来,就能准确还原出整条入射光线和反射光线。
【变式2-1】“探究光的反射规律”实验装置如图所示,平面镜放在水平桌面上,白色纸板EF能绕垂直于平面镜的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面自由移动的激光笔。下列叙述正确的是( )
A.图甲中若入射光绕点顺时针转动,则反射光也绕点顺时针转动
B.图甲中若入射光沿方向入射,则反射角为
C.图乙中反射光不存在
D.仅凭甲、丙两个实验得出光路可逆的结论是不严谨的
【答案】D
【详解】A.入射光绕点顺时针转动,入射角减小,由反射角等于入射角可知反射角减小,反射光绕点逆时针转动,故A错误;
B.入射光沿方向入射,入射角为,由反射角等于入射角可知反射角为,故B错误;
C.反射光线、入射光线和法线在同一平面内,图乙中纸板向后折,反射光线仍存在,只是不在纸板上呈现,故C错误;
D.仅凭甲、丙一次实验得出光路可逆的结论具有偶然性,不严谨,故D正确。
故选D。
【变式2-2】探究“光的反射定律”的实验时,要求纸板与平面镜垂直放置如图甲,实验中若将纸板倾斜,如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线___________(选填“在”或“不在”)同一平面内,纸板上___________(选填“能”或“不能”)看到反射光线。
【答案】 在 不能
【详解】[1][2]根据光的反射定律可知,在反射现象中,反射光线、入射光线分居法线两侧;反射光线、入射光线和法线在同一平面内,如图乙所示,将纸板倾斜(即纸板与平面镜不垂直),让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,只是反射光线与法线不在纸板这一平面内,在右侧纸板上不能观察到反射光线。
【变式2-3】探究光的反射定律的实验装置如图甲。让一束光贴着光屏射向平面镜的O点,改变入射光线的方向多次实验,数据记录于下表。
序号
入射光线相对法线的位置
反射光线相对法线的位置
入射角i
反射角r
1
左
右
30°
30°
2
左
右
45°
45°
(1)实验时为了使入射光线和反射光线的径迹同时显示在光屏上,应把光屏与平面镜________放置;光屏应较________(填“光滑”或“粗糙”),从而使实验效果更明显。
(2)实验过程中,若将光屏倾斜如图乙,让光线仍贴着光屏沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线________(填“在”或“不在”)同一平面内,光屏上________(填“能”或“不能”)看到反射光线。
(3)从实验测得的数据如表所示,可知反射角________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角;同组的小红同学指出需要多次实验,目的是________________________________。
(4)光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图丙为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿________时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
【答案】(1) 垂直 粗糙
(2) 在 不能
(3) 等于 寻找普遍规律
(4)逆
【详解】(1)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,且法线垂直于镜面。为了让入射光线和反射光线的径迹同时显示在光屏上,光屏所在的平面必须包含法线。故应把光屏与平面镜垂直放置。
为了能从不同方向看到光屏上的光路,光屏表面应发生漫反射。漫反射发生在粗糙的表面上,能使光线射向四面八方。故光屏应较粗糙。
(2)根据光的反射定律,无论光屏如何放置,反射光线、入射光线和法线始终在同一平面内。这是客观存在的物理规律,不随光屏位置改变而改变。
如图乙,光屏倾斜时,法线(垂直于镜面)不在倾斜的光屏平面内。反射光线、入射光线和法线所在的平面与光屏平面不重合,故光屏上 不能 看到反射光线。
(3)观察表格数据可以看出每次实验中反射角的大小都等于入射角的大小。故可知反射角 等于 入射角。
本实验是探究规律的实验,只凭一两次实验得出的结论具有偶然性,不具备普遍意义。多次改变入射角进行实验,是为了寻找普遍规律,避免偶然性。故目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
(4)上午太阳逐渐升高,入射光线与水平面的夹角变大。根据光的反射定律,为了使反射光线始终射向固定的吸热塔(反射光线方向不变),需要减小入射角。根据几何关系,追日镜(平面镜)需要逆时针旋转以调整法线方向,从而减小入射角。
【题型3 】
【例3】教室内坐在不同位置的同学都能看见黑板上的字,是因为光在黑板上发生了___________反射,但黑板用久了会“反光”,这是因为光发生了___________反射。如图所示,当太阳光从右侧窗户射入时,最有可能因反光看不清光滑处字的位置是___________(选填“A”“B”“C”或“D”)。
【答案】 漫 镜面 A
【详解】黑板表面粗糙,光发生漫反射,反射光线射向各个方向,故不同位置的同学都能看到黑板上的字;
黑板用久后表面变光滑,光发生镜面反射,反射光线集中在特定方向,因此会出现反光现象;
由光的反射定律可知,右侧入射的太阳光经黑板光滑处镜面反射后,反射光线射向A位置,故A处同学最有可能因反光看不清字。
【变式3-1】光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时,均要发生反射,而不折射,从而使光在不断的反射中沿内层玻璃芯向远处传播。入射点不变,当增大入射光线AB的入射角时,下列说法错误的有( )
A.CD光线的入射角将增大 B.BCD的夹角将减小
C.BC光线的入射角增大 D.D点将要向右侧移动
【答案】B
【详解】A.当AB的入射角增大时,B点的反射角也增大,BC光线更“平”(与界面夹角更小);BC射到C点时,入射光线与C点法线的夹角(即入射角)也会随之增大。故A正确;
B.B、C两点的反射角都增大,BC光线和CD光线都会更贴近界面,两者的夹角实际会增大,而非减小。故B错误;
C.AB入射角增大,根据反射定律,B点的反射角等于入射角,因此BC光线在B点的反射角增大,也就是BC相对于法线的夹角增大,即BC的入射角增大。故C正确;
D.BC光线更贴近界面,传播相同的竖直距离时,水平方向的位移更大,因此C点会右移,同理D点也会向右侧移动。故D正确。
本题要求选择错误的,故选B。
【变式3-2】如图所示是小明用作图方法记录下的“光的反射”实验现象,图中没有标出光传播的方向(ON是法线)。下列判断正确的是( )
A.入射光线一定是AO B.入射角为
C.反射角为 D.若AO远离法线,则BO靠近法线
【答案】B
【详解】A.由图可知AO与法线的夹角为
BO与法线的夹角为,由于不确定光的入射位置,因此AO和BO均可能是入射光线,故A错误;
BC.由A选项的分析可知,反射角与入射角均为,故B正确,C错误;
D.若AO远离法线,入射角或反射角增大,由于反射角等于入射角,因此BO也会远离法线,故D错误。
故选B。
【变式3-3】如图甲所示是中国鲁能海西州50MW塔式光热电站,它由4400面“定日镜”围绕着一个188米高的吸热塔组成,每面镜子都能追踪太阳把光反射到中间塔顶的吸热器上。随着时间的推移,太阳向西偏移导致入射光线绕点逆时针偏转10°(偏转后的光线未画出),为保证把太阳光反射到塔顶的吸热器点,则应将平面镜绕点______________(选填“顺时针”或“逆时针”)偏转______________度。
【答案】 逆时针 5
【详解】由光的反射定律可知,法线是入射光线与反射光线的角平分线,反射角等于入射角。因反射光线OA方向固定,入射光线SO绕O点逆时针偏转10°,故入射光线与反射光线的夹角改变10°,法线需沿入射光线偏转方向(逆时针)转动。由于法线与平面镜始终垂直,因此平面镜绕O点逆时针偏转5°。
【题型4 】
【例4】如图所示,一束光沿AO射向水面,光在水面发生的是______(选填A.“镜面”或B.“漫”)反射。保持光的传播方向不变,打开水阀K,水流出,光点在光屏上向______(选填A.“左”或B.“右”)移动,当容器中的水位已下降5cm时,光点在EF移动的距离为________cm。
【答案】 A B 10
【详解】水面光滑,光在水面发生镜面反射。故选A。
水位下降,入射光线方向不变,入射点向右移,由光的反射定律可知反射角等于入射角,反射光线与原反射光线平行,故光屏上的光点向右移动。故选B。
水面下降前后的光路如图:
根据数学知识,平行于,平行于,所以
因为入射光线与水面的夹角为,所以入射角为
所以是等腰直角三角形,所以
故
【变式4-1】图为水位测量仪的示意图,光源处发出一束激光,经水面反射后,在固定光屏上的点形成一个光斑。下列说法正确的是( )
A.水位升高时,入射光线与反射光线夹角不变
B.当水位升高时,反射角将变小
C.若光斑向点左侧移动,则水位降低
D.若光斑向点右侧移动,则水位升高
【答案】A
【详解】AB.如下图,光源S固定,入射光线方向不变;水面始终水平,法线始终竖直,故入射角 不变。由光的反射定律 ,反射角等于入射角,即反射角 ,则反射角 不变。入射光线与反射光线夹角 ,故 不变。故A正确,B错误;
CD.如下图,水位升高时,水面上移,入射点沿入射光线向左上方移动。因 不变,新反射光线与原反射光线平行且向左平移,光斑向A点左侧移动。反之,水位降低时,光斑向A点右侧移动,故CD错误。
故选 A。
【变式4-2】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成55°角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为55°
B.入射光线靠近法线的过程中,反射光线也靠近法线
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将向右移动
【答案】B
【详解】A.激光与水面液面成55度角,则入射角为35度,故A错误;
B.入射光线靠近法线的过程中,入射角变小,在光的反射现象中,反射角等于入射角,则反射角变小,反射光线也靠近法线,故B正确;
C.当液面下降时,入射点向右下方移动,反射光线方向不变但向右移动,光点P将向右移动,故C错误;
D.光源S的位置不动,增大激光与水平液面夹角,则入射角减小,反射角也减小,光点P向左移动,故D错误。
故选 B。
【变式4-3】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________°;若将入射光线逆时针旋转10°,则此时入射光线与反射光线夹角为________°,若把镜面绕O点顺时针转动5°,则反射光线绕O点转动________°。
【答案】 65 110 10
【详解】由图可知,入射光线与镜面的夹角为25°,则入射角的大小为
根据光的反射定律,反射角等于入射角,即反射角的大小为65°;入射光线逆时针旋转10°,入射光线更靠近法线,入射角减小10°,反射角等于入射角,入射光线与反射光线夹角为
镜面顺时针转5°,法线也顺时针转5°,入射角减小5°,反射角同步减小5°,所以反射光线相对原来的位置顺时针转动10°。
【题型5 】
【例5】关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.当入射光线与平面镜的夹角为时,反射角也是
B.当入射光线远离法线时,反射光线将靠近法线
C.入射角增大时,反射光线与入射光线的夹角也增大
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射也遵守光的反射定律
【答案】D
【详解】A.入射角为入射光线与法线的夹角,由题意得入射角
根据光的反射定律,反射角,故A错误;
B.入射光线远离法线时入射角增大,由入射角等于反射角得反射角也增大,反射光线也远离法线,故B错误;
C.入射角增大10°时,反射角也增大10°,反射光线与入射光线夹角为,故夹角增大量为,故C错误;
D. 镜面反射、漫反射均属于光的反射,都遵守光的反射定律,故D正确。
故选D。
【变式5-1】若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,正确的方法是( )
A.平面镜不动,绕笔尾顺时针转动激光笔 B.平面镜不动,绕笔尾逆时针转动激光笔
C.激光笔不动,向左移动平面镜 D.激光笔不动,平面镜竖直向下移
【答案】B
【详解】目标在光斑上方,需使反射光线在墙壁上的投射点上移。
AB.平面镜不动,绕笔尾顺时针转动激光笔,入射点左移,入射角增大,反射角等于入射角,则反射光线远离法线,光斑下移,反之如果绕笔尾逆时针转动激光笔,则光斑上移,可以射中墙壁上的目标,故A错误,故B正确;
C.激光笔不动,向左移动平面镜,入射光线方向及镜面高度不变,入射点位置不变,入射角不变,则反射光线不变,光斑位置不变,故C错误;
D.激光笔不动,平面镜竖直向下移,入射点沿入射光线方向向左下方移动,入射角不变,则反射角也不变,反射光线与原反射光线平行且位置下移,光斑下移,故D错误。
故选B。
【变式5-2】如图所示,一束光以60°的入射角射向平面镜O点,当光线AO绕O点顺时针转动15°角时,反射光线转动________°角;当平面镜绕O点顺时针转动15°角时,反射光线转动________°角。
【答案】 15 30
【详解】当光线AO绕O点顺时针转动15°时,法线位置不变,入射角变化15°,由光的反射定律可知反射角也变化15°,故反射光线转动15°。
当平面镜绕O点顺时针转动15°时,法线随平面镜同步转动15°,入射角变化15°,反射角也变化15°,故反射光线转动的角度为
【变式5-3】如图所示,小明在探究光的反射定律实验中,反射角的度数为________度;若增大入射角,则光线OB将________ ( 选填“顺时针偏转”“逆时针偏转”或“不会偏转”);小明能从不同角度看到纸板上的入射光线AO,这是由于光线AO在纸板上发生了________反射。
【答案】 40 顺时针偏转 漫
【详解】[1]光的反射中,反射角等于入射角,已知入射角是40°,则反射角是40°。
[2]若增大入射角,则反射角将变大,光线OB将顺时针偏转。
[3]小明能从不同角度看到纸板上的入射光线AO,是由于光线AO在纸板上发生了漫反射,反射光线将射向各个方向。
考点2
光路的可逆性与光的反射作图
1、光路的可逆性:在探究光的反射规律实验中,如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上,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。
2、生活中的光路可逆现象:生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如,如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛,那么,这位同学也一定可以通过这面镜子看到你的眼睛。
3、利用光的反射定律作图
(1)作图要求:所有实际传播的光(无论是反射光还是入射光)都要画成实线,并用箭头表示它的传播方向;法线用虚线,要垂直于反射面。
(2)作图方法
类型
作图方法
已知反射面、入射光线做反射光线
如图所示,先过入射点O作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角),作出反射光线,标上箭头
已知反射面、反射光线作入射光线
如图所示,先过入射点作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角)画出对应的入射光线,标上箭头
已知入射光线和反射光线,画出平面镜的位置
如图所示,先作入射光线和反射光线夹角的角平分线,此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点(入射点)作垂直于法线的一条直线,该直线的位置即为平面镜的位置
【题型6 】
【例6】利用如图所示装置进行“探究光的反射规律”实验:将一束光贴着纸板A沿EO射到O点,若将纸板B向前或向后折,此时在纸板B上看不到反射光,这说明反射光线、入射光线和法线在_______________;将入射光线EO向法线靠近时,看到反射光线OF_____(选填 “靠近”或“远离”)法线;将纸板A、B置于同一平面后,若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点,反射光将沿图中的OE方向射出,说明光在反射时,光路是_________的。
【答案】 同一平面内 靠近 可逆
【详解】[1]将一束光贴着纸板A沿EO射到O点,若将纸板B向前或向后折,此时在纸板B上看不到反射光,这说明反射光线、法线、入射光线是否在同一平面内。
[2]根据反射定律的内容可得,反射角等于入射角,若入射光线靠近法线,则入射角减小,反射角也随之减小,故反射光线将靠近法线。
[3]当光逆着原来的反射光线入射时,反射光线也逆着原来的入射光线反射出去,这说明在反射现象中光路是可逆的。
【变式6-1】如图所示,是小聪在偷偷用镜子观察小猫吃鱼的情景,则下列说法中正确的是( )
A.小猫、小聪相互都可以看到
B.小猫、小聪互相看不到
C.小猫可以看到小聪,小聪看不到小猫
D.小猫看不到小聪,小聪可以看到小猫
【答案】A
【详解】由图可知,小猫反射的光经平面镜反射后进入小聪的眼睛,小聪可以看到小猫;根据光路可逆原理,小聪反射的光经平面镜反射后也能进入小猫的眼睛,小猫也可以看到小聪,即相互都可以看到。故A正确,BCD错误。
故选A。
【变式6-2】下列关于光现象的说法,错误的是( )
A.黑板反光,是由于光在黑板表面发生了镜面反射
B.开凿隧道时,工人用激光束引导掘进机,利用了光沿直线传播的原理
C.镜面反射遵循光的反射定律,而漫反射不遵循光的反射定律
D.甲同学在一面平面镜中看到了乙同学的眼睛,那么乙同学也一定会通过这面镜子看到甲同学的眼睛
【答案】C
【详解】A.镜面反射后的光线射向同一方向,正好处在这一方向上时,获得的光线很强,其他方向上几乎没有反射光线,黑板“反光”就是因为黑板发生了镜面反射的缘故,故A正确,不符合题意;
B.开凿隧道需要直线挖掘,借助激光束的引导就是利用了光沿直线传播的原理,故B正确,不符合题意;
C.镜面反射和漫反射均遵守光的反射定律,只是镜面反射经光滑面后光射向同一方向,而漫反射经粗糙面后射向不同方向,故C错误,符合题意;
D.根据光路可逆原理,甲同学的眼睛能通过平面镜的反射看到乙同学的眼睛,那么乙同学的眼睛必然也能看到甲同学的眼睛,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式6-3】如图是一种液面升降监测装置的原理图,光源S发出的一束激光以与水平面成35度角射向平静的液面,则入射角为____________度;激光经反射后射到液面上方标尺上的S'点,当液面上升时,光点S'将向____________(选填“左”或“右”)移动。让光线逆着反射光线的方向射向镜面,可以看到光按入射光线方向射出。这表明,在反射时光路是____________。
【答案】 55 左 可逆的
【详解】法线与液面垂直,由入射角定义得
因入射光线方向固定,液面上升时入射点左移,反射角等于入射角,反射光线与原反射光线平行,故光点向左移动。
让光线逆着反射光线的方向射向液面,光会沿着原来的入射光线方向射出,这一现象说明光的反射中光路是可逆的。
【题型7 】
【例7】有一种液面微变监视器,基本原理如图所示,光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光,光束经液面反射后被光电转换接收器接收,若光电转换接收器接收到的光点从点移到了点,请画图表示出液面变化后的位置。
【答案】
【详解】由于液面始终水平且入射光线方向不变,根据光的反射定律,反射光线方向也不变,即新反射光线与原反射光线平行。作图时,过 点作原反射光线的平行线,该线与原入射光线的交点即为新的入射点,过该点作水平线即为变化后的液面位置。
【变式7-1】如图所示,入射光经平面镜反射后,反射光线与镜面的夹角是30°,请根据光的反射定律画出入射光线,并标出入射角的度数。
【答案】
【详解】过入射点作法线,由题可知,反射角为,根据光的反射定律,反射角等于入射角,则入射角为,据此画出入射光线。
【变式7-2】有一种液面微变监视器,基本原理如图所示,光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光,光束经液面反射后被光电转换接收器接收,若光电转换接收器接收到的光点从点移到了点,请画图表示出液面变化后的位置。
【答案】
【详解】由于入射光线是固定的,且光在水面上发生的是镜面反射,当水面发生变化时,入射光线方向固定,液面始终水平,因此入射角大小不变,故反射角的大小不变,反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,过点作原反射光线的平行线,与入射光线相交的位置即为新的入射点,过此入射点作原液面的平行线,即为液面变化后的位置。如图所示:
【变式7-3】如图所示,入射光线与水平面成30°角,要使反射光线竖直照射到矿井中,在图中画出平面镜的位置并标出反射角度数。
【答案】
【详解】由于反射光线竖直射入井内,过入射点(入射光线与水平直线的交点)竖直向下作出反射光线;然后作入射光线与反射光线的角平分线即为法线;因平面镜与法线垂直,则据此可画出平面镜的位置。由图知,反射光线和入射光线的夹角为
根据光的反射定律,反射角等于入射角,则反射角为
考点3
镜面反射和漫反射
1、镜面反射和漫反射:当一束平行光照射到平面镜上时,在平面镜上发生光的反射,反射光也平行射出,这种发生叫镜面反射;当一束平行光照射的凹凸不平的表面时,反射光会朝四面八方射出,这种反射叫漫反射。
2、生活中的反射现象
(1)生活中,大部分物体表面反射的都是漫反射,因而才使我们能够从不同方向看清物体。比如,教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布,其表面反射的都是漫反射,从而使各个方向的人都能字迹或影像;
(2)当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时,这些光滑的表面就会发生镜面反射,炫目的反射光会干扰人们的正常生活,造成“光污染”;
(3)水中倒影是最典型的光的反射现象;还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
3、光污染:光污染是指玻璃幕墙以及各种光源的大量使用带来的。常见状况多由镜面建筑发生镜面反射所导致的行人和司机的眩晕感,以及夜晚不合理使用的灯光给人体造成的不适感。
【题型8 】
【例8】如图所示,一束平行光射到平静的水面上会向一个方向反射,这种反射叫做___________(选填“镜面反射”或“漫反射”),若其中一条光线的反射角为60度,则它的入射角___________60度(选填“等于”或“不等于”)。我们坐在电影院里,从各个座位上都能看到银幕上的画面,这是因为光在银幕上发生了___________。(选填“镜面反射”或“漫反射”)
【答案】 镜面反射 等于 漫反射
【详解】[1]一束平行光射到平静的水面上,水面相当于平面镜,反射光线会沿同一方向反射,这种反射符合镜面反射的特点(平行入射,平行反射)。
[2]根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以当反射角为60度时,入射角等于60度。
[3]电影院的银幕表面粗糙,光在上面发生漫反射,能让各个方向的观众都看到画面。
【变式8-1】夜里,刚下过雨的路面十分潮湿,小元出门时拿着手电筒照亮前方路面。以下说法正确的是( )
A.为了不踩进水坑,小元应当踩较亮处不踩较暗处
B.手电筒发出的光在水坑水面上主要发生漫反射
C.手电筒发出的光在水泥路面上主要发生镜面反射
D.手电筒在水坑水面反射的光大多进入小元的眼睛,小元感觉水坑很亮
【答案】A
【详解】ABD.水坑水面光滑,发生镜面反射,手电筒在水坑水面反射的光大多没有进入小元的眼睛,小元感觉水坑很暗,水泥路面凹凸不平,发生漫反射,有部分光进入小元的眼睛,因此路面看起来较亮,所以为了不踩进水坑,小元不能踩较暗处,应当踩较亮处,故A正确,BD错误;
C.水泥路面凹凸不平,主要发生的是漫反射,故C错误。
故选A。
【变式8-2】光污染会对人的视觉环境和身体健康产生不良影响,如图所示是由建筑物的玻璃幕墙反光所导致的光污染现象。下列说法正确的是( )
A.建筑物的玻璃幕墙是光源
B.这种光污染是光的漫反射形成的
C.这种光污染与黑板“反光”的原理相同
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】C
【详解】A.光源是指能自行发光的物体,玻璃幕墙只是反射太阳光,不能自行发光,所以它不是光源。故A错误;
B.这种光污染是玻璃幕墙表面光滑,发生镜面反射形成的,而不是漫反射。故B错误;
C.黑板“反光”也是因为黑板表面局部变得光滑,发生了镜面反射,和玻璃幕墙反光的原理相同。故C正确;
D.无论是镜面反射还是漫反射,都遵循光的反射定律。故D错误。
故选C。
【变式8-3】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。
【题型9 】
【例9】夏日的午后,阳光明媚,同学们在校园内的浓密树荫下乘凉时,看到地面上的圆形光斑如图所示,这是由光的____________形成的;细心的同学们还发现从不同的方向都能看到地面上的圆形光斑,这是因为光在地面上发生了____________(选填“镜面”或“漫”)反射。
【答案】 直线传播 漫
【详解】夏日校园内浓密树荫下地面上的圆形光斑,是太阳通过树叶间的缝隙(可看作小孔)在地面上形成的像,这属于小孔成像现象,其原理是光的直线传播。
地面是粗糙的,当光照射到地面上时,发生漫反射,反射光线向各个方向传播,所以从不同的方向都能看到地面上的圆形光斑。
【变式9-1】关于镜面反射和漫反射,下列说法中不正确的是( )
A.漫反射遵循光的反射定律
B.镜面反射遵循光的反射定律
C.从不同方向能看清教室内的同一幅书法作品,是镜面反射的结果
D.从不同方向能看清教室内的同一幅书法作品,是漫反射的结果
【答案】C
【详解】AB.漫反射、镜面反射都属于光的反射,遵循光的反射定律,故AB正确;
CD.书法作品表面较粗糙,光照射到作品表面后发生漫反射,因此从不同方向都能看清作品,不是镜面反射的结果,故C错误,故D正确。
本题要求选择不正确的,故选C。
【变式9-2】人工智能飞速发展的今天,智能配送机器人已被广泛使用,用户可通过人脸识别、输入(扫描)取货码等多种方式取货。如图是某款机器人正在送货的情景,下列分析正确的是( )
A.机器人旁边的影子,是光的反射形成的
B.用户通过扫描条形码取货,条形码是光源
C.行人都能看见机器人,是由于阳光在它表面发生了漫反射
D.用户进行声纹识别时,利用了不同的人发出声音的音调不同
【答案】C
【详解】A.影子是光的直线传播时,遇到不透明物体,在其后面留下的阴影,所以影子是光的直线传播形成的,故A错误;
B.条形码自身不能发光,不是光源,故B错误;
C.机器人本身不发光,行人能看见它,是因为光在其身上发生了反射,而各个方向的行人都能看见,是因为光在它身上发生的是漫反射,故C正确;
D.声纹识别是利用不同人发声的音色不同,而不是音调,因为不同人发出的声音其音色一般不同,故D错误。
故选C。
【变式9-3】如图所示,在水平桌面上放置一小块平面镜,将手电筒垂直于水平桌面照射时,从桌子右侧看白纸更亮,若有另一个人在桌子的左侧看,则_______(填“白纸”或“镜子”)更亮,理由是_________。
【答案】 白纸 光线照射到白纸上发生漫反射
【详解】光线照射垂直到平面镜上时,发生镜面反射,反射光线逆着原路返回,从侧边反射的光线几乎没有,所以从侧边看镜子,镜子看起来就比较暗。
光线照射垂直到白纸上时,发生漫反射,朝各个方向反射的光线都有,所以从侧边看白纸,白纸看起来就比较亮。
随堂巩固
【随堂巩固】
1.下列现象中,因为光的反射而形成的是( )
A.小孔成像 B.日晷计时
C.看到不发光的物体 D.月食现象
【答案】C
【详解】ABD.小孔成像、日晷计时、月食现象都由光的直线传播形成,故ABD错误;
C.看到不发光的物体是因为物体表面发生反射,反射光进入人眼,由光的反射形成,故C正确。
故选C。
2.能正确反映我们看到月亮的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】人看到月亮,是因为月亮反射的太阳光进入人眼。光源是太阳,光线从太阳射向月亮,经月亮反射后射向地球,光路为。
ACD.人眼看到物体需光线进入人眼,故光线终点应为地球;月亮不是光源,反射太阳光,故光线起点为太阳。A图光线从地球发出,C图光线从月亮发出射向太阳,D图光线射向太阳,均不符合光路方向,故ACD不符合题意;
B.光线从太阳射向月亮,再从月亮射向地球,符合光路,故B符合题意。
故选B。
3.一些关于光现象的说法正确的是( )
A.影子、小孔成像、日月食,是由于光的反射形成的
B.光线是人们为了描述光的传播情况而建立的模型
C.光照到高楼的玻璃幕墙上发生了漫反射,造成了光污染
D.光年是时间单位
【答案】B
【详解】A.影子、小孔成像、日月食均由光的直线传播形成,不是光的反射,故A错误;
B.光线是人们为描述光的传播规律建立的理想物理模型,故B正确;
C.高楼玻璃幕墙表面光滑,光照到上面发生镜面反射造成光污染,不是漫反射,故C错误;
D.光年是光在真空中一年内传播的距离,属于长度单位,不是时间单位,故D错误。
故选B。
4.关于光现象,下列解释不正确的是( )
A.图甲为我国古代计时工具日晷,通过观察直杆的影子判断时间,其原理是光在同种均匀介质中沿直线传播
B.图乙是学生做的小孔成像实验,烛焰是光源,当蜡烛远离小孔时,烛焰通过小孔所成的像变大
C.图丙为阳光照在黑板上使得一部分同学看不清黑板上的字,是由于发生了镜面反射
D.图丁是田径比赛场上的起点发令员,终点裁判看到烟就开始计时,是因为光的速度远大于声速
【答案】B
【详解】A.影子形成原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,故A正确;
B.设烛焰高度为,像的高度为,物距为,像距为。由相似三角形关系得
则
当蜡烛远离小孔时,增大,、不变,则减小,像变小,故B错误;
C.黑板表面光滑部分发生镜面反射,反射光集中射向某一方向,导致该方向同学看不清字,故C正确;
D.光在空气中传播速度 ,声速 ,光的速度远大于声速,则光传播时间可忽略,所以终点裁判看到烟就开始计时,故D正确。
本题选择错误的,故选B。
5.用如图所示的装置探究光的反射定律,下列说法正确的是( )
A.使入射光线逐渐靠近法线ON,反射角会逐渐减小
B.图甲中反射角大小为
C.图乙中将纸板NOF向后折叠,反射光线仍在纸板上出现
D.多次实验的目的是求平均值减小误差
【答案】A
【详解】A.入射光线靠近法线,入射角减小,由反射定律可知反射角等于入射角,故反射角逐渐减小,故A正确;
B.图甲中入射角为
由反射定律可知反射角等于入射角,故反射角为,故B错误;
C.由反射定律可知反射光线、入射光线和法线在同一平面内,将纸板NOF向后折叠,纸板NOF与入射光线所在平面不重合,故反射光线不在纸板上出现,故C错误;
D.探究光的反射定律时多次实验是为了寻找普遍规律,故D错误。
故选A。
6.下列有关图中所示的情景,表述正确的是( )
A.A图中天坛的圆丘是利用声音的反射,回声和原声混在一起,使声音加强
B.B图中将光反射回去的自行车尾灯是光源
C.C图中石油气主要是利用降低气体温度的方法,液化后被储存在钢瓶内
D.D图中甲杯子上玻璃板内侧和乙杯子上玻璃板外侧的小水珠是液化形成的
【答案】A
【详解】A.天坛的圆丘利用声音的反射,回声与原声混在一起使声音加强,故A正确;
B.自行车尾灯本身不发光,靠反射光引起注意,不是光源,故B错误;
C.石油气是在常温下利用压缩体积的方法液化后储存在钢瓶内的,故C错误;
D.甲杯装冰块,玻璃板温度低,空气中水蒸气遇冷在玻璃板外侧液化成小水珠,乙杯装热水,杯中水蒸气上升遇冷在玻璃板内侧液化成小水珠,故D错误。
故选A。
7.如图所示,平面镜M1M2之间的夹角为Q,一条入射光线与M1的夹角为40°,要使得这条光线经三次反射后能沿原路返回,则Q应为( )
A.25° B.40° C.50° D.65°
【答案】C
【详解】
如图所示:
根据光的反射规律可得,当一束光线与平面镜M1成角入射时,则反射光线与M1的夹角,又因为光线经平面镜两次反射后沿原路返回,所以AC是垂直射向M2的,即,则
即平面镜M1与M2之间的夹角Q应为。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
8.某同学在水平桌面上竖直放置一块平面镜,镜前竖直立着一块长木板,木板上有一个记号点A。该同学在木板的上边沿B点观察平面镜,恰好能从镜中看到A点而没有被木板挡住。如图是眼睛看到A点的光路图。已知A和B到桌面的高度分别为40cm和80cm,当他把一支笔移至C处时,眼睛看到的A点被笔挡住了,他又测量了C到桌面的高度。下列说法错误的是( )
A.他测量的C到桌面的高度为60cm
B.他的实验可以用来验证反射角等于入射角的结论
C.当笔移至C处时,他适当下移眼睛的位置,又可以从镜中看到A点
D.当笔移至C处时,他适当上移眼睛的位置,又可以从镜中看到A点
【答案】C
【详解】A.平面镜竖直,法线水平,根据反射角等于入射角,入射光线和反射光线与水平法线的夹角相等,因此竖直方向满足
代入,,解得,故A正确,不符合题意;
B.本实验中,我们根据反射角等于入射角推导出C点高度应为,若实际测量得到C高度确实为,即可验证反射角等于入射角的结论,故B正确,不符合题意;
C.原光路被C处的笔挡住后,适当下移眼睛,新的反射光线从平面镜到眼睛的过程中,经过木板位置时,光线高度低于B点,刚好处于木板范围内,会被木板挡住,无法看到A点,故C错误,符合题意;
D.适当上移眼睛后,新的反射光线经过木板位置时高度超过木板顶端,不会被木板挡住,且新的入射点在C点上方,不会被C处的笔挡住,因此可以重新看到A点,故D正确,不符合题意。
故选C。
9.实验中学每周一都会举行升旗仪式,操场上的同学们从不同角度都能看到五星红旗迎风飘扬,是因为光在国旗的表面发生了______现象。相对于空旷的操场,同学们觉得在教室喇叭里听到的国歌声更响亮,原因是____________。
【答案】 漫反射 因教室空间较小,回声与原声混在一起,人耳无法区分,所以会觉得声音更响亮。
【详解】由漫反射的光线向各个方向传播的特点可知,不同角度的同学都能接收到国旗反射的光,故第一空填漫反射。
因教室空间较小,声音经墙壁反射形成的回声与原声的时间间隔小于0.1s,人耳无法区分二者,回声与原声叠加使响度增大。
10.如图所示,入射光线垂直射向镜面,反射角为___________,若将镜面沿顺时针方向转过,则反射光线与入射光线的夹角为___________。
【答案】
【详解】入射光线垂直射向镜面时,入射角为,由光的反射定律可知反射角等于入射角,故反射角为。
镜面顺时针转过时,法线随镜面转过,此时入射角为;由反射定律可知反射角为,故反射光线与入射光线的夹角为
11.在居民小区或马路边能看到如图所示的“镜子”,这是人们利用光的反射定律,在路的急拐弯处装上的___________(填“平面镜”“凸面镜”或“凹面镜”),以减少事故发生;太阳光照射到平静的湖面上,微风吹来,湖面“波光粼粼”,这种反射___________(选“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
【答案】 凸面镜 遵循
【详解】凸面镜对光有发散作用,可扩大观察视野,适用于道路急拐弯处。
湖面“波光粼粼”属于光的反射现象,所有光的反射都遵循光的反射定律。
12.一束光垂直于水平放置的平面镜入射,反射角大小为________;若要让反射光线恰好沿水平向右射出,可以将平面镜顺时针转________。
【答案】 0° 45°
【详解】由光的反射定律可知,垂直入射时入射角为0°,反射角等于入射角,故反射角为0°;
入射光线与水平向右的反射光线夹角为90°,法线为入射光线和反射光线的角平分线,故法线与入射光线夹角为45°,因法线与平面镜垂直,平面镜转动角度与法线转动角度相等,故平面镜顺时针转45°。
13.如图所示是一种液面升降监测装置原理图,电光源S发出的一束激光与水平液面成40°角射向平静的液面,光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S′点,当发现光点S′向左移动时,说明液面_______(选填“升高”或“下降”或“不变”)了,此时入射角将_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 升高 不变
【详解】根据光的反射定律,当液面发生变化时,由于入射角的大小不变,所以反射光线与原来的反射光线平行,光点向左移动,说明反射光向左平移,与入射光的交点上移,说明液面上升,画出的光路如图所示:
。
14.航天员进行舱外作业时,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(如图甲所示)进行观察。图乙中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,则镜面与竖直面的夹角为_______,入射角为_______。
【答案】 10° 30°
【详解】[1][2]如图所示,反射光线与入射光线的夹角
因为反射角等于入射角,所以法线平分反射光线与入射光线的夹角,所以入射角的大小为
法线与竖直面的夹角
因为法线与平面镜垂直,所以镜面与竖直面的夹角
15.如图所示,入射光线AO经平面镜反射沿OB的方向射出,请作出平面镜的位置。
【答案】
【详解】根据光的反射定律,反射角等于入射角,法线是入射光线、反射光线夹角的角平分线,先作出入射光线和反射光线的夹角的角平分线,这条线就是法线;再根据平面镜与法线互相垂直,过入射点作一条垂直于这条法线的直线,这条直线就是平面镜的位置,最后在平面镜的非反射面一侧画上短斜线表示镜面。
16.小征模拟嫦娥六号在月球背面放置的激光角反射器结构画出其简易图,如图所示,请在图中画出激光AO在反射器表面反射后的反射光线OB。
【答案】
【详解】过入射点,作垂直于反射器镜面的法线;根据反射角等于入射角,在法线另一侧,画反射光线,标注箭头,箭头方向从点射出,方向朝向地球一侧。
17.“探究光的反射规律”实验的器材有:激光笔、平面镜、白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板,如图所示。
(1)如图甲所示,将一束光照射到水平放置的平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,光屏上的光斑向______________(选填“上”或“下”)移动;
(2)实验前,应将纸板______________放置在平面镜上;移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿______________时针方向转动;
(3)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“光发生反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为不妥之处是____________________________;
(4)用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明:______________________________________________________________________;
(5)利用如图乙和丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成90°角,实验表明:________________________________________________________;
(6)如图(a)所示为自行车的尾灯,夜晚,当后面汽车的车灯照射在它上面时,它就会发出特别亮的红光,给后车司机以警示作用。图(b)中的______________(选填“A”“B”“C”或“D”)是自行车尾灯的原理图。
【答案】(1)下
(2) 垂直 顺
(3)只进行了一次实验,实验结论具有偶然性,不具备普遍规律
(4)在光的反射现象中,光路是可逆的
(5)反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(6)A
【详解】(1)入射光与平面镜的夹角减小时,入射角(入射光线与法线的夹角)会增大,根据光的反射定律,反射角也同步增大,反射光线会向更靠近平面镜的方向偏折,因此光屏上的光斑向下移动。
(2)实验前必须将纸板垂直放置在平面镜上,才能让法线(垂直于镜面)落在纸板平面内,顺利呈现入射和反射光线;入射光绕O点逆时针转动时,入射角变大,反射角同步变大,反射光线会沿顺时针方向转动。
(3)仅通过一组入射角等于45°的特殊数据就得出结论,实验次数太少,结论存在偶然性,无法验证不同角度下反射角都等于入射角,不能得到普遍规律。
(4)逆着原反射光的方向入射,新的反射光会逆着原入射光的方向射出,直接证明了光的反射现象中光路是可逆的。
(5)白板只有和镜面成90°角(即法线落在白板平面上)时,才能同时呈现入射光和反射光,说明反射光线、入射光线和法线三者处于同一平面内。
(6)自行车的尾灯采用相互垂直的镜面组合能够把车后任何方向射来的光都朝着相反方向反射回去,从而引起司机的注意,防止交通事故的发生,故A是自行车尾灯的原理图。
18.如图(a)所示是探究光的反射定律的实验装置。白板安装在底座上,可以绕水平直径MN偏转;平面镜固定在水平底座上。用激光笔作光源,让其发出的激光束始终沿白板斜射到平面镜的中心点O。
(1)为了寻找反射光与入射光构成的平面究竟在哪里,让白板绕着MN偏转,设法使白板上呈现入射光和____________光的径迹,如图(b)所示。此时白板所在的平面就是所要寻找的平面,该平面和镜面的夹角为____________°,这说明:光反射时,反射光线、入射光线和法线在____________。
(2)固定白板,让入射光线与法线重合,此时入射角为____________°。
(3)实验时,从白板前不同的方向都能看到光的传播路径,这是因为光在白板上发生了____________(镜面/漫)反射。
(4)逐步增大入射角,观察反射光、入射光和法线的位置关系,可以发现光反射时,反射光线、入射光线分居在法线____________(同侧/两侧)。
(5)多次改变入射光的方向并描绘光的传播路径,用量角器量出每组反射角与入射角的大小并记入表格如表所示数据,可得:光反射时,____________。
实验序号
入射角/(°)
反射角/(°)
①
30
30
②
50
50
③
70
70
(6)如图所示,一束光经水平放置的平面镜反射后在天花板上形成光斑,水平向右移动平面镜,观察到光斑位置的移动情况是____________(向左/向右/不变)。
【答案】(1) 反射 90 同一平面
(2)0
(3)漫
(4)两侧
(5)反射角等于入射角
(6)不变
【详解】(1)实验通过转动白板,当入射光线和反射光线同时在白板上显示时,说明这三条线都在白板所在的平面上。由于法线垂直于镜面,所以白板所在的平面也垂直于镜面,夹角为。这验证了在光的反射定律中,三线共面的规律。
(2)入射角是入射光线与法线的夹角。当入射光线与法线重合时,它们之间的夹角为。
(3)我们能从不同角度看到不发光的物体,是因为光在物体表面发生了漫反射。白板表面是粗糙的,光线射到上面会向四面八方反射,所以我们能从不同方向看到光路。
(4)根据光的反射定律可知,反射光线和入射光线位于法线的两侧。
(5)由表可知,三次实验都有反射角等于入射角,说明在光的反射现象中,反射角的大小总是等于入射角的大小。
(6)水平移动平面镜,由于入射光方向不变,法线始终与平面镜垂直,则法线位置不变,即入射角不变,根据反射定律可知,反射角也不变,所以反射光线射在天花板上的光斑位置不变。
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4.2 光的反射(知识解读)
【新教材人教版】
题型归纳
【题型1 用光的反射解释倒影】 3
【题型2 探究光的反射规律的实验】 4
【题型3 光的反射定律】 6
【题型4 入射角、反射角的相关计算】 7
【题型5 反射光随入射光的变化】 8
【题型6 光路的可逆性】 10
【题型7 作光的反射光路图】 11
【题型8 镜面反射】 13
【题型9 漫反射】 14
【随堂巩固】 15
考点1
光的反射定律
1、光的反射现象:光从一种介质射向另一种介质的表面时,会有一部分光在介质表面反射回原介质中,这种传播现象叫光的反射。
2、看到物体的原因:我们能看到太阳、明亮的日光灯等光源,是因为光源发出的光进入我们的眼睛,产生了视觉。同时,我们也能看到本身不发光的物体,如书、平面镜、月亮等,是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛,产生视觉。
3、光的反射的基本概念:一点、两角、三线
一点
入射点
光的入射点,用字母“O”表示
三线
入射光线
入射到反射面上的光线,如图中的光线EO
法线
经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,如图中的ON
反射光线
入射光线射到反射面上后,被反射面反射的光线,如图中的光线OF
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,如图中的∠i
反射角
反射光线与法线的夹角,如图中的∠r
4、实验:探究光反射时的规律
实验猜想
(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等。
(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的。
实验器材
平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片(作用是显示光路)。
进行实验与收集证据
(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转。
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(目的是寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中。
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数
入射角
反射角
1
60°
60°
2
45°
45°
3
30°
30°
…
分析论证
(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变。
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小。
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
归纳总结(光的反射定律)
在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内(三线共面);反射光线、入射光线分别位于法线两侧(两线两侧);反射角等于入射角(两角相等)。
5、对光的反射定律的理解
(1)每条入射光线,有且只有一条反射光线与之相对应。
(2)反射现象发生时,先由入射光,后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的,所以叙述光的反射定律时,不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
(3)在光的反射现象中,入射光线靠近法线时,入射角减小,反射角也随之减小;入射光线远离法线时,入射角增大,反射光线随之远离法线,反射角也增大。
(4)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线与入射光线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
【题型1 用光的反射解释倒影】
【例1】如图所示的几种现象中,属于光的反射现象的是( )
A.树下阴影 B.立竿见影
C.墙上手影 D.水中倒影
【变式1-1】下列关于光现象的描述中,错误的是( )
A.“坐井观天,所见甚小”是由于光的直线传播产生的一种现象
B.三月桃花盛开,游人能观赏到美丽的桃花,是光在桃花表面发生漫反射的结果
C.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
D.“镜中月,水中花”是光的反射现象
【变式1-2】市郊外的“谷韵绿道”一带,秀丽的风光真是美到窒息。峒河水面平静如镜,倒映出两岸的青山绿树。如图所示,水中倒影是由于光的_________形成的。一艘垃圾打捞船沿垂直河岸方向缓慢从对岸驶过来,河面宽15m,船到达岸边用时1分钟,垃圾打捞船行驶的平均速度是___________。
【变式1-3】在河南襄城县,鸬鹚捕鱼技艺已被列入县级非物质文化遗产。如图所示,鸬鹚在水面上形成的倒影是光的________形成的;捕鱼的鸬鹚从水中出来后,湿漉漉的身子会渐渐变干,这是因为水发生了________(填物态变化名称)。
【题型2 探究光的反射规律的实验】
【例2】某同学设计了如图甲所示的装置探究光的反射定律,实验器材有:平面镜、量角器、白色纸板、激光笔、直尺等。
【证据】
(1)实验中,将平面镜放在水平桌面上,将白色纸板____________放在平面镜上。光在白色纸板上发生____________反射(选填“漫”或“镜面”);
(2)在图甲中,让入射光线沿EO方向射到平面镜上O点,反射光线沿OF射出,测出入射角和反射角的大小,改变入射角的大小进行多次实验,数据如下表所示:
次数
1
2
3
在图乙中,入射光线不变,将右半纸板沿着向后折转,在右半纸板上不能观察到反射光线,此时的反射光____________(选填“存在”或“不存在”);
【解释】
(3)根据实验现象可得出,在光的反射中,反射角____________入射角,且反射光线、入射光线及法线在____________;
【交流】
(4)在图甲中,若将光线逆着的方向射向点,发现光线沿射出,这说明在光的反射中,_________;
(5)实验中,为了描绘入射光线与反射光线,用笔在它们的路径上各点一个点在白色纸板上,然后用直尺将这两个点与点相连,这样做运用到的光学原理是____________。
【变式2-1】“探究光的反射规律”实验装置如图所示,平面镜放在水平桌面上,白色纸板EF能绕垂直于平面镜的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面自由移动的激光笔。下列叙述正确的是( )
A.图甲中若入射光绕点顺时针转动,则反射光也绕点顺时针转动
B.图甲中若入射光沿方向入射,则反射角为
C.图乙中反射光不存在
D.仅凭甲、丙两个实验得出光路可逆的结论是不严谨的
【变式2-2】探究“光的反射定律”的实验时,要求纸板与平面镜垂直放置如图甲,实验中若将纸板倾斜,如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线___________(选填“在”或“不在”)同一平面内,纸板上___________(选填“能”或“不能”)看到反射光线。
【变式2-3】探究光的反射定律的实验装置如图甲。让一束光贴着光屏射向平面镜的O点,改变入射光线的方向多次实验,数据记录于下表。
序号
入射光线相对法线的位置
反射光线相对法线的位置
入射角i
反射角r
1
左
右
30°
30°
2
左
右
45°
45°
(1)实验时为了使入射光线和反射光线的径迹同时显示在光屏上,应把光屏与平面镜________放置;光屏应较________(填“光滑”或“粗糙”),从而使实验效果更明显。
(2)实验过程中,若将光屏倾斜如图乙,让光线仍贴着光屏沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线________(填“在”或“不在”)同一平面内,光屏上________(填“能”或“不能”)看到反射光线。
(3)从实验测得的数据如表所示,可知反射角________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角;同组的小红同学指出需要多次实验,目的是________________________________。
(4)光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图丙为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿________时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
【题型3 】
【例3】教室内坐在不同位置的同学都能看见黑板上的字,是因为光在黑板上发生了___________反射,但黑板用久了会“反光”,这是因为光发生了___________反射。如图所示,当太阳光从右侧窗户射入时,最有可能因反光看不清光滑处字的位置是___________(选填“A”“B”“C”或“D”)。
【变式3-1】光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时,均要发生反射,而不折射,从而使光在不断的反射中沿内层玻璃芯向远处传播。入射点不变,当增大入射光线AB的入射角时,下列说法错误的有( )
A.CD光线的入射角将增大 B.BCD的夹角将减小
C.BC光线的入射角增大 D.D点将要向右侧移动
【变式3-2】如图所示是小明用作图方法记录下的“光的反射”实验现象,图中没有标出光传播的方向(ON是法线)。下列判断正确的是( )
A.入射光线一定是AO B.入射角为
C.反射角为 D.若AO远离法线,则BO靠近法线
【变式3-3】如图甲所示是中国鲁能海西州50MW塔式光热电站,它由4400面“定日镜”围绕着一个188米高的吸热塔组成,每面镜子都能追踪太阳把光反射到中间塔顶的吸热器上。随着时间的推移,太阳向西偏移导致入射光线绕点逆时针偏转10°(偏转后的光线未画出),为保证把太阳光反射到塔顶的吸热器点,则应将平面镜绕点______________(选填“顺时针”或“逆时针”)偏转____________度。
【题型4 】
【例4】如图所示,一束光沿AO射向水面,光在水面发生的是______(选填A.“镜面”或B.“漫”)反射。保持光的传播方向不变,打开水阀K,水流出,光点在光屏上向______(选填A.“左”或B.“右”)移动,当容器中的水位已下降5cm时,光点在EF移动的距离为________cm。
【变式4-1】图为水位测量仪的示意图,光源处发出一束激光,经水面反射后,在固定光屏上的点形成一个光斑。下列说法正确的是( )
A.水位升高时,入射光线与反射光线夹角不变 B.当水位升高时,反射角将变小
C.若光斑向点左侧移动,则水位降低 D.若光斑向点右侧移动,则水位升高
【变式4-2】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成55°角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为55° B.入射光线靠近法线的过程中,反射光线也靠近法线
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将向右移动
【变式4-3】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________°;若将入射光线逆时针旋转10°,则此时入射光线与反射光线夹角为________°,若把镜面绕O点顺时针转动5°,则反射光线绕O点转动________°。
【题型5 】
【例5】关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.当入射光线与平面镜的夹角为时,反射角也是
B.当入射光线远离法线时,反射光线将靠近法线
C.入射角增大时,反射光线与入射光线的夹角也增大
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射也遵守光的反射定律
【变式5-1】若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,正确的方法是( )
A.平面镜不动,绕笔尾顺时针转动激光笔 B.平面镜不动,绕笔尾逆时针转动激光笔
C.激光笔不动,向左移动平面镜 D.激光笔不动,平面镜竖直向下移
【变式5-2】如图所示,一束光以60°的入射角射向平面镜O点,当光线AO绕O点顺时针转动15°角时,反射光线转动________°角;当平面镜绕O点顺时针转动15°角时,反射光线转动________°角。
【变式5-3】如图所示,小明在探究光的反射定律实验中,反射角的度数为________度;若增大入射角,则光线OB将________ ( 选填“顺时针偏转”“逆时针偏转”或“不会偏转”);小明能从不同角度看到纸板上的入射光线AO,这是由于光线AO在纸板上发生了________反射。
考点2
光路的可逆性与光的反射作图
1、光路的可逆性:在探究光的反射规律实验中,如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上,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。
2、生活中的光路可逆现象:生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如,如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛,那么,这位同学也一定可以通过这面镜子看到你的眼睛。
3、利用光的反射定律作图
(1)作图要求:所有实际传播的光(无论是反射光还是入射光)都要画成实线,并用箭头表示它的传播方向;法线用虚线,要垂直于反射面。
(2)作图方法
类型
作图方法
已知反射面、入射光线做反射光线
如图所示,先过入射点O作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角),作出反射光线,标上箭头
已知反射面、反射光线作入射光线
如图所示,先过入射点作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角)画出对应的入射光线,标上箭头
已知入射光线和反射光线,画出平面镜的位置
如图所示,先作入射光线和反射光线夹角的角平分线,此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点(入射点)作垂直于法线的一条直线,该直线的位置即为平面镜的位置
【题型6 】
【例6】利用如图所示装置进行“探究光的反射规律”实验:将一束光贴着纸板A沿EO射到O点,若将纸板B向前或向后折,此时在纸板B上看不到反射光,这说明反射光线、入射光线和法线在_______________;将入射光线EO向法线靠近时,看到反射光线OF_____(选填 “靠近”或“远离”)法线;将纸板A、B置于同一平面后,若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点,反射光将沿图中的OE方向射出,说明光在反射时,光路是_________的。
【变式6-1】如图所示,是小聪在偷偷用镜子观察小猫吃鱼的情景,则下列说法中正确的是( )
A.小猫、小聪相互都可以看到 B.小猫、小聪互相看不到
C.小猫可以看到小聪,小聪看不到小猫 D.小猫看不到小聪,小聪可以看到小猫
【变式6-2】下列关于光现象的说法,错误的是( )
A.黑板反光,是由于光在黑板表面发生了镜面反射
B.开凿隧道时,工人用激光束引导掘进机,利用了光沿直线传播的原理
C.镜面反射遵循光的反射定律,而漫反射不遵循光的反射定律
D.甲同学在一面平面镜中看到了乙同学的眼睛,那么乙同学也一定会通过这面镜子看到甲同学的眼睛
【变式6-3】如图是一种液面升降监测装置的原理图,光源S发出的一束激光以与水平面成35度角射向平静的液面,则入射角为____________度;激光经反射后射到液面上方标尺上的S'点,当液面上升时,光点S'将向____________(选填“左”或“右”)移动。让光线逆着反射光线的方向射向镜面,可以看到光按入射光线方向射出。这表明,在反射时光路是____________。
【题型7 】
【例7】有一种液面微变监视器,基本原理如图所示,光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光,光束经液面反射后被光电转换接收器接收,若光电转换接收器接收到的光点从点移到了点,请画图表示出液面变化后的位置。
【变式7-1】如图所示,入射光经平面镜反射后,反射光线与镜面的夹角是30°,请根据光的反射定律画出入射光线,并标出入射角的度数。
【变式7-2】有一种液面微变监视器,基本原理如图所示,光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光,光束经液面反射后被光电转换接收器接收,若光电转换接收器接收到的光点从点移到了点,请画图表示出液面变化后的位置。
【变式7-3】如图所示,入射光线与水平面成30°角,要使反射光线竖直照射到矿井中,在图中画出平面镜的位置并标出反射角度数。
考点3
镜面反射和漫反射
1、镜面反射和漫反射:当一束平行光照射到平面镜上时,在平面镜上发生光的反射,反射光也平行射出,这种发生叫镜面反射;当一束平行光照射的凹凸不平的表面时,反射光会朝四面八方射出,这种反射叫漫反射。
2、生活中的反射现象
(1)生活中,大部分物体表面反射的都是漫反射,因而才使我们能够从不同方向看清物体。比如,教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布,其表面反射的都是漫反射,从而使各个方向的人都能字迹或影像;
(2)当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时,这些光滑的表面就会发生镜面反射,炫目的反射光会干扰人们的正常生活,造成“光污染”;
(3)水中倒影是最典型的光的反射现象;还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
3、光污染:光污染是指玻璃幕墙以及各种光源的大量使用带来的。常见状况多由镜面建筑发生镜面反射所导致的行人和司机的眩晕感,以及夜晚不合理使用的灯光给人体造成的不适感。
【题型8 】
【例8】如图所示,一束平行光射到平静的水面上会向一个方向反射,这种反射叫做___________(选填“镜面反射”或“漫反射”),若其中一条光线的反射角为60度,则它的入射角___________60度(选填“等于”或“不等于”)。我们坐在电影院里,从各个座位上都能看到银幕上的画面,这是因为光在银幕上发生了___________。(选填“镜面反射”或“漫反射”)
【变式8-1】夜里,刚下过雨的路面十分潮湿,小元出门时拿着手电筒照亮前方路面。以下说法正确的是( )
A.为了不踩进水坑,小元应当踩较亮处不踩较暗处
B.手电筒发出的光在水坑水面上主要发生漫反射
C.手电筒发出的光在水泥路面上主要发生镜面反射
D.手电筒在水坑水面反射的光大多进入小元的眼睛,小元感觉水坑很亮
【变式8-2】光污染会对人的视觉环境和身体健康产生不良影响,如图所示是由建筑物的玻璃幕墙反光所导致的光污染现象。下列说法正确的是( )
A.建筑物的玻璃幕墙是光源 B.这种光污染是光的漫反射形成的
C.这种光污染与黑板“反光”的原理相同 D.阳光在玻璃幕墙上发生的反射不遵循光的反射定律
【变式8-3】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。
【题型9 】
【例9】夏日的午后,阳光明媚,同学们在校园内的浓密树荫下乘凉时,看到地面上的圆形光斑如图所示,这是由光的____________形成的;细心的同学们还发现从不同的方向都能看到地面上的圆形光斑,这是因为光在地面上发生了____________(选填“镜面”或“漫”)反射。
【变式9-1】关于镜面反射和漫反射,下列说法中不正确的是( )
A.漫反射遵循光的反射定律
B.镜面反射遵循光的反射定律
C.从不同方向能看清教室内的同一幅书法作品,是镜面反射的结果
D.从不同方向能看清教室内的同一幅书法作品,是漫反射的结果
【变式9-2】人工智能飞速发展的今天,智能配送机器人已被广泛使用,用户可通过人脸识别、输入(扫描)取货码等多种方式取货。如图是某款机器人正在送货的情景,下列分析正确的是( )
A.机器人旁边的影子,是光的反射形成的
B.用户通过扫描条形码取货,条形码是光源
C.行人都能看见机器人,是由于阳光在它表面发生了漫反射
D.用户进行声纹识别时,利用了不同的人发出声音的音调不同
【变式9-3】如图所示,在水平桌面上放置一小块平面镜,将手电筒垂直于水平桌面照射时,从桌子右侧看白纸更亮,若有另一个人在桌子的左侧看,则_______(填“白纸”或“镜子”)更亮,理由是_________。
随堂巩固
【随堂巩固】
1.下列现象中,因为光的反射而形成的是( )
A.小孔成像 B.日晷计时
C.看到不发光的物体 D.月食现象
2.能正确反映我们看到月亮的光路图是( )
A. B.
C. D.
3.一些关于光现象的说法正确的是( )
A.影子、小孔成像、日月食,是由于光的反射形成的
B.光线是人们为了描述光的传播情况而建立的模型
C.光照到高楼的玻璃幕墙上发生了漫反射,造成了光污染
D.光年是时间单位
4.关于光现象,下列解释不正确的是( )
A.图甲为我国古代计时工具日晷,通过观察直杆的影子判断时间,其原理是光在同种均匀介质中沿直线传播
B.图乙是学生做的小孔成像实验,烛焰是光源,当蜡烛远离小孔时,烛焰通过小孔所成的像变大
C.图丙为阳光照在黑板上使得一部分同学看不清黑板上的字,是由于发生了镜面反射
D.图丁是田径比赛场上的起点发令员,终点裁判看到烟就开始计时,是因为光的速度远大于声速
5.用如图所示的装置探究光的反射定律,下列说法正确的是( )
A.使入射光线逐渐靠近法线ON,反射角会逐渐减小
B.图甲中反射角大小为
C.图乙中将纸板NOF向后折叠,反射光线仍在纸板上出现
D.多次实验的目的是求平均值减小误差
6.下列有关图中所示的情景,表述正确的是( )
A.A图中天坛的圆丘是利用声音的反射,回声和原声混在一起,使声音加强
B.B图中将光反射回去的自行车尾灯是光源
C.C图中石油气主要是利用降低气体温度的方法,液化后被储存在钢瓶内
D.D图中甲杯子上玻璃板内侧和乙杯子上玻璃板外侧的小水珠是液化形成的
7.如图所示,平面镜M1M2之间的夹角为Q,一条入射光线与M1的夹角为40°,要使得这条光线经三次反射后能沿原路返回,则Q应为( )
A.25° B.40° C.50° D.65°
8.某同学在水平桌面上竖直放置一块平面镜,镜前竖直立着一块长木板,木板上有一个记号点A。该同学在木板的上边沿B点观察平面镜,恰好能从镜中看到A点而没有被木板挡住。如图是眼睛看到A点的光路图。已知A和B到桌面的高度分别为40cm和80cm,当他把一支笔移至C处时,眼睛看到的A点被笔挡住了,他又测量了C到桌面的高度。下列说法错误的是( )
A.他测量的C到桌面的高度为60cm
B.他的实验可以用来验证反射角等于入射角的结论
C.当笔移至C处时,他适当下移眼睛的位置,又可以从镜中看到A点
D.当笔移至C处时,他适当上移眼睛的位置,又可以从镜中看到A点
9.实验中学每周一都会举行升旗仪式,操场上的同学们从不同角度都能看到五星红旗迎风飘扬,是因为光在国旗的表面发生了______现象。相对于空旷的操场,同学们觉得在教室喇叭里听到的国歌声更响亮,原因是____________。
10.如图所示,入射光线垂直射向镜面,反射角为___________,若将镜面沿顺时针方向转过,则反射光线与入射光线的夹角为___________。
11.在居民小区或马路边能看到如图所示的“镜子”,这是人们利用光的反射定律,在路的急拐弯处装上的___________(填“平面镜”“凸面镜”或“凹面镜”),以减少事故发生;太阳光照射到平静的湖面上,微风吹来,湖面“波光粼粼”,这种反射___________(选“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
12.一束光垂直于水平放置的平面镜入射,反射角大小为________;若要让反射光线恰好沿水平向右射出,可以将平面镜顺时针转________。
13.如图所示是一种液面升降监测装置原理图,电光源S发出的一束激光与水平液面成40°角射向平静的液面,光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S′点,当发现光点S′向左移动时,说明液面_______(选填“升高”或“下降”或“不变”)了,此时入射角将_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
14.航天员进行舱外作业时,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(如图甲所示)进行观察。图乙中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,则镜面与竖直面的夹角为_______,入射角为_______。
15.如图所示,入射光线AO经平面镜反射沿OB的方向射出,请作出平面镜的位置。
16.小征模拟嫦娥六号在月球背面放置的激光角反射器结构画出其简易图,如图所示,请在图中画出激光AO在反射器表面反射后的反射光线OB。
17.“探究光的反射规律”实验的器材有:激光笔、平面镜、白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板,如图所示。
(1)如图甲所示,将一束光照射到水平放置的平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,光屏上的光斑向______________(选填“上”或“下”)移动;
(2)实验前,应将纸板______________放置在平面镜上;移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿______________时针方向转动;
(3)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“光发生反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为不妥之处是____________________________;
(4)用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明:______________________________________________________________________;
(5)利用如图乙和丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成90°角,实验表明:________________________________________________________;
(6)如图(a)所示为自行车的尾灯,夜晚,当后面汽车的车灯照射在它上面时,它就会发出特别亮的红光,给后车司机以警示作用。图(b)中的______________(选填“A”“B”“C”或“D”)是自行车尾灯的原理图。
18.如图(a)所示是探究光的反射定律的实验装置。白板安装在底座上,可以绕水平直径MN偏转;平面镜固定在水平底座上。用激光笔作光源,让其发出的激光束始终沿白板斜射到平面镜的中心点O。
(1)为了寻找反射光与入射光构成的平面究竟在哪里,让白板绕着MN偏转,设法使白板上呈现入射光和____________光的径迹,如图(b)所示。此时白板所在的平面就是所要寻找的平面,该平面和镜面的夹角为____________°,这说明:光反射时,反射光线、入射光线和法线在____________。
(2)固定白板,让入射光线与法线重合,此时入射角为____________°。
(3)实验时,从白板前不同的方向都能看到光的传播路径,这是因为光在白板上发生了____________(镜面/漫)反射。
(4)逐步增大入射角,观察反射光、入射光和法线的位置关系,可以发现光反射时,反射光线、入射光线分居在法线____________(同侧/两侧)。
(5)多次改变入射光的方向并描绘光的传播路径,用量角器量出每组反射角与入射角的大小并记入表格如表所示数据,可得:光反射时,____________。
实验序号
入射角/(°)
反射角/(°)
①
30
30
②
50
50
③
70
70
(6)如图所示,一束光经水平放置的平面镜反射后在天花板上形成光斑,水平向右移动平面镜,观察到光斑位置的移动情况是____________(向左/向右/不变)。
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