内容正文:
探究光的反射定律
一、考点突破
1. 练习使用量角器测角度;
2. 通过实验,探究并了解光的反射定律。
二、重难点提示
探究光的反射定律。
三、考点精讲
1. 器材:平面镜、可折转的光屏、激光电筒、量角器等
2. 实验操作过程:
如上图甲所示,将一平面镜M平放在水平桌面上,将附有量角器的白色光屏(由可绕ON折转的E、F两块板组成)垂直于镜面放置,用激光器发出的光沿图甲中的入射光位置射向平面镜M,并固定激光器;然后观察反射光线是否在纸板F上,再转动纸板F,观察纸板F上还有没有反射光线。然后再改变入射角,通过测量入射角和反射角的大小,找出角度的关系。最后研究光路可逆性。
【难点剖析】(1)两纸板与镜面要垂直放置的目的:防止因为放歪而找不到反射光线;
(2)粗糙的白纸板的作用:两纸板显示光线位置的作用,对光线起漫反射作用;
(3)两条光线的位置确定方法是:在两纸板的光线上描两点,再连接并标上方向;
(4)三线同一平面的判断方法:通过前后折F纸板发现只有E、F纸板在同一平面上时,F纸板上才能看到反射光;
(5)反射角与入射角的测量及其之间的关系:用量角器测量反射角等于入射角;若入射角增大,反射角将随之增大;
(6)在实验中,多次改变入射角的大小去测量反射角大小的目的是:多次实验来寻求实验的普遍规律;
(7)在光的反射中,光路是可逆的:将光线逆着反射光线射出,观察光的传播路径是否重合。
3. 实验结论:光反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面上;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。
【随堂练习】(上海二模)当光垂直射到平面镜上,其反射角为( )
A. 0° B. 30° C. 45° D. 90℃
思路分析:因为入射光线垂直射到平面镜上,入射光线和法线重合,所以入射角等于0°,而反射角等于入射角,即反射角也为0°。
答案:A
四、经典例题
例题1 (营口)小明利用如图所示的实验装置,进行“探究光的反射定律”的实验.
(1)让一细光束沿平面E射到镜面O点,在平面E上可看到入射光线AO,若将纸板F向前或向后折,在纸板F上不能看到反射光线,这说明反射光线与入射光线 同一平面内;
(2)小明还想探究反射角和入射角的关系,具体做法是改变入射光线的方向,观察反射光线的方向是否改变,用量角器测量入射角和反射角,把测量结果记录在表格中,请你设计一个实验表格,要求做三次实验;
(3)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的。
思路分析:(1)把纸板向前或向后转折,在纸板F上都不能看到反射光线,这说明反射光线与入射光线和法线在同一平面内;
(2)表格内容包括入射角、反射角,以及实验次数;如下表
实验次数
入射角/°
反射角/°
1
2
3
(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,即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中光路是可逆的。
答案:(1)在;(2)如上解析;(3)OA;可逆。
例题2 入射光线与平面镜的夹角是55°,保持入射光线不动,绕入射点转动平面镜,使入射角增大10°,则反射光线跟入射光线的夹角是( )
A. 50° B. 70° C. 90° D. 130°
思路分析:根据光反射定律,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,此时入射光线与镜面的夹角为55°,则入射角为90°-55°=35°,反射角等于入射角也等于35°;当入射角增大10°时,则入射角变为35°+10°=45°,根据光反射定律,反射角等于入射角,所以反射角也变为45°,所以这时反射光线与入射光线的夹角为90°。
答案:C
五、提分宝典
【高频疑点】
旋转问题
(1)入射光线旋转:
入射光线转过α度,则反射角也相应地转过α度,入射光线与反射光线的夹角将变化2α度。
解题技巧:在任何时候,反射角都等于入射角,且与入射角作相同的变化。
(2)镜面旋转:一般入射光线不变。
矫正训练:如图所示,有一束光线与平面镜的夹角为60°,当入射光线绕O点沿顺时针方向转过20°,平面镜MN沿逆时针方向转过20°,则反射光线转过了( )
A.80° B.60° C.40° D.0°
思路分析:因为入射光线与平面镜的夹角成60°,则入射角为30°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射角也为30°,反射光线与入射光线的夹角为60°,当入射光线绕O点沿顺时针方向转过20°时,可知,入射角减小20°,变为30°-20°=10°,所以反射角也变为10°,此时反射光线OB与入射光线OA的夹角为20°,如下图所示(为区别原来的光线,转动后的光线用虚线表示),此时反射光线转过了20°。