内容正文:
第四章 光现象
第2节 光的反射
学习目标
1. 知道光的反射现象,理解光的反射定律(三线共面、两线分居、两角相等);
2. 知道反射角与入射角的关系,理解光路的可逆性;
3. 区分镜面反射与漫反射,知道二者都遵循光的反射定律;
4. 会作出平面镜反射的光路图,能运用反射定律解决相关问题。
课前·自主预习
一、光的反射定律
1.光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;入射光线和反射光线分居______两侧;反射角______入射角。
简记:三线共面、两线分居、两角相等。
二、光路的可逆性
2.光路的可逆性:在反射现象中,光路________。
3.光的反射示例:镜花水月、杯弓蛇影、水中的倒影、黑板反光等。
三、光的反射类型
反射类型
镜面反射
漫反射
特点
入射光线平行,反射光线平行
入射光线平行,反射光线向四面八方射出
示例
玻璃、水面的“反光”现象
电影屏幕、黑板上的字
共同点
都________(填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律
走进生活:一些大厦的外部安装了平板玻璃,我国已经对玻璃幕墙的安装制定了限制性法规,因为玻璃幕墙会发生________(填“镜面”或“漫”)反射,造成光污染。
四、探究光的反射规律实验
实验目的:探究光的反射规律.
实验原理:光的反射定律.
实验器材:平面镜、激光笔、可沿中线对折的白色硬纸板、量角器、笔等。
实验装置:如图所示.
取下硬纸板,用量角器测量 ON 两侧的入射角 i 和反射角 r,并将数据记录在下方表格中.
如图乙所示,将硬纸板 NOF向前折或向后折,观察是否能在硬纸板上看到反射光.
实验次序
∠i
∠r
1
2
3
实验结论:在反射现象中(1)反射光线、入射光线和法线在同一平面内;(2)入射光线和反射光线分居_______两侧;(3)反射角______入射角;(4)光路是______的。
选择较______(填“粗糙”或“光滑”)的纸板能更清晰地显示光路。放置纸板时,要与平面镜________。
课堂·互动理解
实验特训
(2025年南通市)在“探究光的反射定律”实验中,平面镜水平放置,一块白色纸板竖直地立在平面镜上,纸板由P、Q两部分组成,可绕接缝ON翻折,如图所示。
(1)一束激光紧贴纸板,沿A射向镜面上的O点,反射后沿OB射出,纸板能显示激光路径,是因为激光在其表面发生了______反射;减小入射光与镜面的夹角,反射角变______;用另一束光沿BO方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明在反射现象中光路是________的。
(2)将纸板Q向前或向后翻折,纸板上________看到反射光,这表明反射光线、入射光线和法线在__________。
(3)多次实验,在纸板上画出光线,为比较反射角与入射角的大小关系,接下来的操作是_______________________________。
知识点1 光的反射
典例1:小芳在做“探究光的反射定律”实验时,作图记录实验现象,但没有标出光传播的方向(如图所示,ON是法线)。下列判断正确的是( )
A.OB一定是反射光线 B.AO一定是入射光线
C.入射角一定是30° D.反射角一定是60°
易错原因
将入射光(反射光)与镜面的夹角定义为入射角(反射角)
正确理解
①入射角是入射光与法线的夹角;②反射角是反射光与法线的夹角。
易错训练:光射到平面镜上,已知入射光线与平面镜的夹角大小为30°,则反射角大小为( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
知识点2 光的反射作图
典例2:如图所示,一束光与镜面成30°角射向平面镜。请画出反射光线,并标出反射角的度数。
知识点3 镜面反射和漫反射
典例3:如图是平行光分别照射到甲、乙两物体表面发生反射的情况。下列关于这两种反射情况的说法正确的是( )
A.均为镜面反射 B.均为漫反射 C.均遵循光的反射定律 D.均不遵循光的反射定律
跟踪训练
1.[跨学科·历史]《西京杂记》中讲到匡衡自幼家贫,然而喜爱读书的他便凿穿墙壁引邻舍之烛光读书,从此他的事迹及“凿壁偷光”这个词语便流传至今,当中涉及光现象说法不正确的是( )
A.光在同种均匀介质中沿直线传播 B.光的反射
C.光线是可逆的 D.漫反射
2.[科学思维]晚上,小明在桌上铺一张白纸,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和白纸照射,从侧面看到的情况是( )
A.镜子较亮,它发生了镜面反射 B.镜子较暗,它发生了镜面反射
C.白纸较亮,它发生了镜面反射 D.白纸较暗,它发生了漫反射
3.夜晚,当后方汽车发出的光照射到前方自行车的尾灯上时,司机看到尾灯反射的光就能及时避让。下列有关尾灯的光路图中正确的是( )
4.[跨学科·生物]物理学研究表明,不透明生物的颜色是由它反射的色光决定的。由此推测,不利于绿色植物生长的光是( )
A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光
5.如图所示,为了让反射光可以照射到墙上的A点,下列办法可行的是( )
①入射光线位置不变,平面镜向上平移一段距离
②入射光线位置不变,平面镜水平向左移动一段距离
③入射角不变,入射光向左平移一段距离
④入射点位置不变,入射光逆时针转动一定的角度
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
6.[物理与工程]如图甲是甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站。它通过定日镜(平面)把太阳光反射后会聚到吸热塔,其中某束光的入射光线如图乙所示,请根据光的反射定律画出反射光线,并标出反射角的度数。
7.[科学探究]学习了相关知识之后某学习小组进行了如下的课外探究活动。
(1)测量操场旗杆的高度(测量的数学原理为:同一时间同一地点,物体的高度与影长的比保持不变)。
方法①:如图甲所示,人站在太阳下,测量出图中标识的物理量,利用数学原理算出旗杆的高度。从物理的角度看,利用的是光的__________规律;
方法②:如图乙所示,选一人作为观测者,在他与旗杆之间的地面上平放一面小镜子,固定小镜子的位置,观测者看着镜子来回调整自己的位置,使自己能够通过镜子看到旗杆顶端,测量出图中标识的物理量,利用数学原理算出旗杆的高度。从物理的角度看,利用的是光的________定律。
(2)利用平面镜使校园内一处常年没有光照的角落B受到阳光照射,如图丙所示。
①平面镜可以将阳光引到B处,是因为平面镜可以_________。例如,某一时刻,太阳光沿AO入射,平面镜竖直放置,反射光线恰好射到B点,若测得OB与镜面夹角为60°,则入射角为________°;
②太阳从A点升高到A′点(AO、A′O的夹角为30°),要使反射光线OB方向不变,改变平面镜的方向,则这时入射角为_____°,平面镜应绕O点__________(填“顺时针”或“逆时针”)转动。
参考答案
课前·自主预习
一、法线;等于。二、可逆。三、遵循;镜面。四、竖直;法线;等于;可逆;粗糙;垂直。
课堂·互动理解
实验特训:(1)漫;大;可逆。(2)不能;同一平面。(3)用量角器分别测量反射角和入射角的大小,然后进行比较。
典例1:D。解析:入射角+反射角=90°,图中∠BON=30°,则反射角∠NOF=60°(与法线夹角),D正确。
易错训练:C。解析:入射角=90°−30°=60°,反射角等于入射角=60°,C正确。
典例3:C。解析:甲为镜面反射、乙为漫反射,但二者都遵循光的反射定律,C正确。
跟踪训练
1.C。解析:“凿壁偷光”是利用光的直线传播,让烛光沿直线穿过墙缝传到眼中;该过程并不涉及“光线可逆”的应用,故C说法不正确,选C。
2.B。解析:平面镜正对光发生镜面反射,侧看镜面几乎无反射光入眼故较暗;白纸发生漫反射向各方向散射故较亮。选B。
3.A。解析:自行车尾灯利用互成90°的反射面,把入射光沿原路反向射出,A光路正确。
4.C。解析:绿色植物反射绿光(叶绿素),绿光被反射故吸收最少、最不利生长,C正确。
5.A。解析:①平面镜向上平移,反射光整体上移,照射点向A点靠近;③入射角不变、入射光平行左移,反射光也随之平行移动,配合可使光斑上移到A点。故①③可行,选A。
6.(作图:反射光线与镜面夹角标出,反射角=入射角)。
7.(1)方法①直线传播;方法②反射。(2)①改变光的传播方向;30。②45;顺时针。
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