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1、第二節(jié) 光的反射
一、導(dǎo)入 我們?yōu)槭裁茨軌蚩匆?jiàn)物體?(有光從物體射入我們的眼睛。) 觀察發(fā)光的白熾電燈和日光燈、平面鏡、磨光的金屬表面、書等物體,我 們能看見(jiàn)這些物體是由于有光從物體射入我們的眼睛,這些物體射入我們眼睛 的光來(lái)源有什么不同呢?
(從白熾燈、日光燈射來(lái)的光是它們自己發(fā)出的,其他不發(fā)光的物體是反 射光源射到它們表面的光)
歸納總結(jié):我們看到的不發(fā)光的物體,都是由于它們的表面能反射光。
二、探究:光反射時(shí)的規(guī)律
1、光的反射:光遇到水面、玻璃、桌面、墻面等許多物體表面時(shí),都會(huì)發(fā) 生反射。光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時(shí),又有部分光返回原介質(zhì)的傳播 現(xiàn)象叫光的反射。光發(fā)生反射
2、時(shí),光線在同種介質(zhì)中傳播,而且只改變光的傳 播方向,光速不變。
2、實(shí)驗(yàn)題目:光反射的規(guī)律
(1)、提出問(wèn)題:光的反射,在我們?nèi)粘I钪薪?jīng)常遇到,那么光在反射 時(shí)遵循什么規(guī)律?也就是說(shuō),反射光沿什么方向射出?
(2)、猜想與假設(shè):光在發(fā)生反射時(shí)可能遵循某種規(guī)律,入射角和反射角 可能有某種關(guān)系,如相等或成倍數(shù)關(guān)系,反射光線和入射光線可能在同一個(gè)平 面內(nèi)。
(3)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)時(shí),我們要用到一束光線,要提供一束光線,我們 可以用激光筆,日常生活中平面鏡對(duì)光的反射最為明顯,故還要用到平面鏡。
把一個(gè)平面鏡平放在水平桌面上,再把一張紙板ENF豎直地立在平面鏡上, 紙板上的直線ON垂直于鏡面
3、,在ENF上以0為圓心,標(biāo)出角度。并且板ONE和 ONF可沿ON轉(zhuǎn)動(dòng),(可以將ONE和ONF兩紙板用膠條粘連在一起)。
( 4)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn):收集數(shù)據(jù)并記錄。用激光筆,使一束光線貼著紙板 ENO
以入射角i=30。射向O點(diǎn)(此時(shí)ENF保持在一個(gè)平面內(nèi))。在板ONF上將出現(xiàn)一 條反射光線。讀出此時(shí)反射角r=30°,記錄在下表中。
入射角i
反射角r
第一次
30°
30°
第二次
60°
60°
改變?nèi)肷涔饩€的入射角度,使入射角增大到60°,此時(shí),在板ONF上將再 次出現(xiàn)一條反射光線,讀出此時(shí)反射光線與ON的夾角,讀數(shù)為60°,填入上表。 此時(shí)保持板ONE和光束射向O
4、點(diǎn)的入射角不變,向前或向后轉(zhuǎn)動(dòng)板ONF,使ONF 和 ONE 不在同一平面上。則在 ONF 板上將不再有反射光線。
(5)、分析與論證:由上面的兩次實(shí)驗(yàn),可以看出反射角和入射角相等。 如果再次改變?nèi)肷浣?,則反射角將隨之改變。但應(yīng)始終有反射角等于入射角。 在上面實(shí)驗(yàn)中還可以看出,只有當(dāng)板ONE和ONF在同一平面內(nèi)時(shí),在板ONF上 才有反射光線出現(xiàn),如果兩板不在同一平面內(nèi),則在板 ONF 上將不會(huì)出現(xiàn)反射 光線,這說(shuō)明當(dāng)光線發(fā)生反射時(shí),反射光線和入射光線在同一平面內(nèi)。
由此可得出:反射角等于入射角,反射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè), 反射光線、法線、入射光線在同一平面內(nèi)。
基本概念:三線、
5、二角、一點(diǎn)。 三線指入射光線、反射光線和法線。
入射光線:射向物體表面的光線AO叫入射光線。
反射光線:被物體表面反射回原介質(zhì)的光線OB,叫反射光線。 法線:過(guò)入射點(diǎn),垂直于物體表面所作的直線ON。 一點(diǎn)指入射點(diǎn)(反射點(diǎn)):即入射光線與物體表面的交點(diǎn) O。
兩角指入射角和反射角。
入射角:入射光線與法線的夾角 i 反射角:反射光線與法線的夾角 r 注意事項(xiàng):①表示光線的字母順 序有一定含義的,如圖中的入射光線 AO,說(shuō)明光是從A向O傳播的;反射光 線OB,是指光從O向B傳播,故用字 母表示光線時(shí),字母的順序應(yīng)沿光線的 傳播方向。②入射角、反射角是指光線 與法線的夾角,而不是光線和界面的
6、夾角。
光的反射定律:在反射現(xiàn)象中,反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平 面內(nèi);反射光線、入射光線分居在法線兩側(cè);反射角等于入射角。
警示:①反射光線和入射光線在同一介質(zhì)中;②在敘述光的反射定律時(shí), 對(duì)“反射角等于入射角”,反射角在前,入射角在后,即必須敘述為:反射等于 入射角,而不能敘述為:入射角等于反射角。這是因?yàn)椋合扔腥肷涔饩€,后有 反射光線,先有入射角,后有反射角,反射角由入射角決定,故應(yīng)為:“反射角 等于入射角”。
(6)評(píng)估與交流
入射角應(yīng)選整十度數(shù),以便減小誤差;入射光線靠近(或遠(yuǎn)離)法線 ON 即入射角減?。ɑ蛟龃螅r(shí),反射光線也靠近(或遠(yuǎn)離)法線ON,即反射角也 隨著
7、減小(或增大)。
例子:如果光垂直射向鏡面,入射角為 0°,反射角為 0°。光的傳播方 向改變了 180°。
反射規(guī)律的應(yīng)用:改變光的傳播方向,例如:胃窺鏡、光纜、自行車的尾
燈;三、光路的可逆性。 如果讓光逆著反射光線的方向射到鏡面,那么,它被反射后就會(huì)逆著原來(lái) 的入射光的方向射出。這表明:在反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。
例如:如果你在一塊平面鏡中看到了另一位同學(xué)的眼睛,那么,不論這個(gè) 平面鏡多么小,你的同學(xué)也一定會(huì)從這塊平面鏡中看到你的 眼睛。
四、 鏡面反射和漫反射
1、 鏡面反射:平行光射到光滑的物體表面時(shí),反射光 仍然平行射出,這種反射叫鏡面反射。(光滑)
例如:黑板的“
8、反光”;陽(yáng)光射到鏡子上,迎著反射光的方向可以看到刺眼 的光;公路拐角處安置的反光鏡;香港匯豐銀行大樓利用日光鏡組合將光引入 室內(nèi)照明。波光鱗鱗;在皮鞋上涂油后打蠟(“仿瓷”最后拋光);平靜的水面; 刨光的金屬面;
2、 漫反射:平行光照射到粗糙的物體表面時(shí),反射光將沿著各個(gè)不同方向 射出,這種反射叫漫反射。(凹凸不平)
例如:陽(yáng)光射到白紙上,無(wú)論在哪個(gè)方向,都不會(huì)感到刺眼。電影院銀幕 上的畫面。在皮鞋上涂上鞋油(“仿瓷”做一遍);教室的黑板;
注意:①發(fā)生鏡面反射時(shí),在某一方向上反射光線很集中,光線強(qiáng)刺眼, 而在其它方向上看鏡面很暗;發(fā)生漫反射時(shí),各個(gè)方向上都有反射光線,光線 較弱,所以
9、各個(gè)方向上都能看清物體。②我們之所以能夠看清周圍的物體是因 為發(fā)生了漫反射。③無(wú)論是鏡面反射還是漫反射都要遵循光的反射定律。④光 滑表面產(chǎn)生的反射不一定是鏡面反射。如:凹鏡和凸鏡,其表面是光滑的,但 發(fā)生的不是鏡面反射。
五、 課堂練習(xí)
1、 人眼能夠看到物體是因?yàn)槲矬w反射或發(fā)出的光進(jìn)入人眼睛。
2、 一束光斜射到平面鏡上,當(dāng)入射光線與反射光線的夾角為70。,反射光 線與鏡面的夾角是 55°。
3、 根據(jù)入射光線和反射光線確定平面鏡的位置。
4、 雨后天晴的夜晚,月亮高高地掛在天上,為了不踩到地上的積水,我們 應(yīng)該注意:迎著月光走,地上發(fā)亮處是水;背著月光走,地上暗處是水。
分析:
10、當(dāng)迎著月光走時(shí),月光照在光滑的水面上會(huì)發(fā)生鏡面反射,反射光 線進(jìn)入人眼睛,看起來(lái)發(fā)亮,而地面發(fā)生漫反射,反射光線進(jìn)入人的眼睛比較 弱,看起來(lái)較暗;而背著月光走時(shí),月光照射到水面上時(shí),發(fā)生鏡面反射,反 射光線不能進(jìn)入人眼睛,而地面發(fā)生的是漫反射,有一部分光進(jìn)入人眼睛,故 地面比水面要亮一些。
5、 有兩塊夾角為a的平面鏡,當(dāng)任何方向的一束光照射到其中一塊平面鏡 上時(shí),經(jīng)兩次反射后,光線愉好按原來(lái)的方向返回,則這兩塊平面鏡之間的夾 角a為90。。
6、 入射光線與鏡面的夾角為30。,則入射角為60°,反射角為60°;若 平面鏡繞0點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)5°,則入射光線與反射光線的夾角為130 °。若平面
11、 鏡繞0點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí),則反射角為匚。(入射光線與反射光線夾角的變 化)
分析:入射光線不動(dòng),而平面鏡在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),影響到的是入射角、反射角、 法線、反射光線都要?jiǎng)印?
7、 一束光線以 60°角入射到平面鏡上(入射光線與鏡面的夾角),當(dāng)入射 角減小10°時(shí),反射光線與入射光線的夾角變?yōu)?0°。
8、 與水平方向成30°角的入射光線,要使反射光線沿水平方向射出,試確 定鏡面的位置。(鏡面與水平面的夾角為75°或15°)
9、 如圖所示,平行于鏡面M的光線AO經(jīng)平面鏡M和M反射后按原路反射
1 1 2
回去,則平面鏡Mi和M2的夾角為45°。
10、 如圖所示,相鄰兩室,一明一暗,
12、兩室之間的墻壁上有一平面鏡且 ZAON=ZBON,甲、乙兩人分別站在A、B兩點(diǎn),向平面鏡看,則甲看不到乙, 乙可以看到甲。
A
2
B
10、小明寫字臺(tái)上有一盞臺(tái)燈,晚上他寫字時(shí),放在桌面上的玻璃會(huì)“發(fā)
出”
眼的亮光,為使學(xué)習(xí)不受亮光的影響,他應(yīng)采取把臺(tái)燈放在左前方
把臺(tái)燈換為日光燈不合理;把臺(tái)燈放在正前方由于反射耀眼;把臺(tái)燈放
在右前方會(huì)有手的影子)
11、 宇宙飛船在太空飛行,白天的太空也是一片漆黑。是由于太陽(yáng)光照射 到太空時(shí),由于太空中是真空,故太陽(yáng)光不能發(fā)生反射。
12、 目前光污染越來(lái)越嚴(yán)重,白亮污染是較普遍的一類光污染,建筑物的 玻璃幕墻,釉面
13、磚墻,磨光大理石和各種涂料,都能造成白亮污染,形成白亮 污染的主要原因是由于光的反射。
13、 一天晚上,小明在房間的白色墻壁上,懸掛一個(gè)小鏡子,關(guān)掉燈,他 用手電筒正對(duì)著小鏡子照射,此時(shí)若人沿著光線看,小鏡子是亮的,墻是較暗 的;若人從旁邊看,小鏡子是較暗的,墻是較亮的。
14、 中國(guó)有古詩(shī)云:“小時(shí)不識(shí)月,呼作白玉盤;又疑瑤臺(tái)鏡,飛在青云端” 月光是對(duì)太陽(yáng)光的漫反射。
物體對(duì)光的反射分為鏡面反射和漫反射兩種,如果只有鏡面反射,沒(méi)有漫 反射,那么看物體時(shí)只有耀眼的光射入眼睛,而物體的本來(lái)面目卻看不清;有
一個(gè)角度看物體,換一個(gè)角度卻看不到,物體就好像“隱身”了。
15、一束光射到水面上,水面的上升和下降引起的光在反射時(shí)的變化情況。