2.5 光的反射和折射(1)
学习指要
一、知识要点
1．光的反射定律：光反射时，入射光线、反射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。光在反射时光路可逆。
2．光的反射类型：漫反射和镜面反射。两者都遵循光的反射定律。漫反射使我们能从不同的方向看到本身不发光的物体。
3．平面镜成像规律：物体在平面镜里成虚像，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体大小相等，像和物体的连线与镜面垂直。
4．平面镜的应用：改变光路、成像。
二、重要提示
1．反射角、入射角都是指各自的光线与法线的夹角，不要把光线与镜面的夹角当成入射角或反射角。不能说入射角等于反射角，只能说反射角等于入射角。当入射光线垂直射到平面镜上时，法线与入射光线重合，这时入射角为0°，反射光线沿原路返回。
2．我们能看到物体，是因为有光从物体上射入我们的眼睛，而不是光从我们的眼睛射到物体上。
3．实像和虚像
(1)实像是指从物体发出的光线，经过光学元件(如平面镜)后由实际光线会聚而成的像，实像可以在屏幕上呈现出来，能使照相机底片感光。
(2)虚像是指从物体发出的光线经过光学元件后，实际光线没有会聚而是发生了发散，这些发散光线的反向延长线的交点聚集所成的像。因为光线是沿直线传播的，所以人们总觉得这些发散光线似乎是从它们的反向延长线的交点发出的。由于虚像不是实际光线会聚而成的，所以不能在屏幕上呈现出来，也不能使照相机底片感光。
科学广场
城市光污染——玻璃幕墙
20世纪80年代以来，建筑物装饰在我国骤然兴起，许多商厦、办公楼纷纷安装了玻璃幕墙。玻璃幕墙无框架，采用的是镀膜玻璃，玻璃可根据需要镀成蓝色、茶色或其他颜色。它表面光滑、明亮如镜，具有较强的聚光和反光效果，在阳光的照射下，发射出耀眼的光芒，增添了建筑物的豪华与气派。
然而，高层建筑装上镀膜玻璃后，其反光率为15％～38％，刺眼的光束足以破坏人眼视网膜上的感光细胞，影响人的视力，也容易灼伤人的皮肤，造成城市严重的光污染。同时它还会加剧城市的“热岛效应”，把无处不在的太阳光反射出去成为无数个小太阳。因此，现在许多发达国家严禁建筑物安装玻璃幕墙。
解题指导
【例l】完成图2.5—1中的光路图，并标出反射角的度数。
【解析】根据光的反射定律：入射光线、反射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两僦；反射角等于入射角。作图方法如下：
①画法线(见图2.5—2)；
②确定入射角，根据入射角来确定反射角；
③根据法线的位置和反射角的大小，作出反射光线(见图2.5—3)。
【答案】见解析
【回顾】作图过程中，需要特别注意的是①反射角和入射角是指反射光线和入射光线分别与法线的夹角，而不是与镜面的夹角，即图中反射角的大小为60°而不是30°；②不要遗漏反射光线的箭头}③法线要用虚线表示。
【例2】小宇同学做“探究平面镜成像规律”的实验，其情形如图2.5—4所示，他先把一块平板玻璃垂直立在水平桌面上，再准备A、B两支大小、外形完全一样的蜡烛，然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前，又把蜡烛B放在玻璃板后面，并移动蜡烛B的位置，使它与蜡烛A的像完全重合。
(1)他选择的蜡烛B与蜡烛A的大小、外形完全一样是为了_________。
(2)如果把蜡烛A向镜面移动一段距离，又移动蜡烛B去与蜡烛A的像比较，会发现蜡烛A的像比蜡烛B_________(填“大”“小”或“等大”)。
(3)如果在蜡烛A像的位置放一个光屏，光屏上_______(填“会”或“不会”)承接到像，这说明平面镜所成的像是_______(填“虚”或“实”)像。
【解析】为了比较物与像是否等大，就必须选用两支完全相同的蜡烛；由于平面镜成像中物与像之间具有“对称性”，故将点燃的蜡烛A向镜面移动一段距离，蜡烛B也需要向镜面移动相同距离，且A的像的大小始终不变；由于平面镜成像不能用光屏承接，故为虚像。
【答案】(1)比较像与物的大小关系 (2)等大 (3)不会 虚
同步训练 A组
下列属于光的反射现象的是 ( )
2．光射到下列物体表面时，会发生反射现象的是 ( )
A．粗糙的木板
B．平面镜
C．墙上挂的画
D．以上三项均可
3．如图所示，甲、乙两条光线射到平面镜上并发生反射，则甲、乙两条光线的反射角分别是 ( )
A．90°、60°
B．90°、30°
C．0°、60°
D．0°、30°
4．如图是研究光的反射定律的实验装置，为了研究反射角与入射角之间的关系，实验时应进行的操作是 ( )
A．沿0N前后转动板E
B．沿0N前后转动板F
C．改变光线OB与0N的夹角
D．改变光线A0与0N的夹角
5．月亮距离地球384400千米，在平静的池塘中形成了月亮的像，已知池塘水深2.8米，则所成的月亮的像与水面的距离为 ( )
A．2.8米 B． 5.6米
C．384400千米 D．无法确定
6．一只小鸭浮在平静的湖面上。下图能正确表示小鸭和它在水中所成的倒影的是 ( )
7．假期里，小萱随父母到美丽的天池景区游玩。如图所示，小萱看到的雪山在平静池水中的倒影，是由于光的_______ (填“漫”或“镜面”)反射形成的_______(填“虚”或“实”)像，山峰的像到水面的距离_______山峰到水面的距离。
8．如图所示，小屹在做探究“光的反射定律”的实验，请回答：
(1)让一束光贴着纸板沿某个角度射到0点，经过平面镜反射，光沿另一个方向射出，可见_____________________。
(2)改变光束的入射方向，小屹又做了三次实验，记录的实验数据如表1：
表1
实验次数
入射角
反射角
l
15°
15°
2
45°
45°
3
60°
60°
分析表格中的数据可知：_____________________。
(3)如果让光线逆着0F的方向射向平面镜，会发现反射光线沿着OE的方向射出，这表明：
_____________________。
(4)某同学利用同一套实验器材，选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验，结果得到了如表2所示的不同数据。经检查，三次实验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因应该是_____________________。
表2
实验次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
9．在“小科学家”比赛中，有一个项目是“反弹击物”(如图所示)，要求参赛者将皮球射到平面镜上，经平面镜反弹击中目标区内的物体。参赛者在发射区沿哪一方向射球，最有可能击中目标( )
A．沿OA方向 B．沿OB方向
C．沿0C方向 D．沿0D方向
10．按要求完成下列各图。
11．如图所示，落地平面镜高0.8米。身高l.5米的小安同学站在镜前却看不到自己全身的像，她回想起科学课上所学的知识，就_______(填“适当把镜子后退一段距离”或“适当把镜子升高一段距离”)。当她看到自己的全身像时，此像的大小与她本人相比应该是_______(填“大”“小”或“一样大”)的。
同步训练 B组
12．野外生存训练班在夜晚急行军时，小丁带领大家迎着月光前进。在某处，他们避开“暗地”而选择“亮地”，结果跑在前面的同学纷纷掉进水坑。造成“亮地”的原因是 ( )
A．光在地面发生漫反射
B．光在地面发生镜面反射
C．光在水面发生漫反射
D．光在水面发生镜面反射
13．下图为一辆轿车的俯视示意图。0点为司机眼部所在位置，司机在右侧的后视镜AB(看作平面镜)中能看到车尾C点。根据平面镜成像规律画出司机眼睛看到C点的光路图。
14．在做研究平面镜成像特点的实验时，请回答：
(1)小明在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A，在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B。对蜡烛A和B的要求是________，这是为了________________。
(2)在寻找蜡烛像的位置时，眼睛应该在蜡烛________(填“A”或“B”)这一侧观察。小明无论怎样调节后面的蜡烛，都不能与蜡烛的重合，请你推测可能的原因是________________________。
(3)用直尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离，目的是________________________。
(4)小红用跳棋代替点燃的蜡烛进行实验，但看不清跳棋的像，请你帮她想一个办法看清跳棋的像：________________________。
15．钞票的某些位置用荧光物质印上了标记，在紫外线下识别这些标记，是一种有效的防伪措施。某同学在较暗的环境中做了下列三次实验：
(1)如图甲所示，他用紫外线灯照射面值为100元的钞票，看到“l00”字样发光。这表明紫外线能使________发光。
(2)如图乙所示，他用紫外线灯照射一块透明玻璃，调整透明玻璃的位置和角度，看到钞票上的“l00”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃________。
(3)如图丙所示，他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间，让紫外线灯正对玻璃照射，在另一侧无论怎样移动钞票，“100”字样都不发光。这次实验是为了探究________________。
参考答案
2．5 光的反射和折射(1)
1．B 2．D 3．D 4．D 5．C 6．C
7．镜面 虚 等于 8.(1)反射光线与入射光线分居在法线两侧 (2)反射角等于入射角 (3)在光的反射中，光路是可逆的 (4)将反射光线与镜面的夹角看成反射角(合理均可) 9．D l0．图略 11．适当把镜子升高一段距离一样大 l2．D 13．图略 14．(1)两者等大 比较像与物体的大小(2)A 玻璃板与桌面不垂直(合理即可) (3)比较像和物体到平面镜的距离关系 (4)用灯光照亮跳棋(合理即可) 15．(1)荧光物质 (2)反射 (3)透明玻璃能否阻挡紫外线
2.5 光的反射和折射(2)
学习指要
一、知识要点
1．光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，它的传播方向发生改变，称为光的折射现象。
2．光的折射规律：当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，入射光线、折射光线、法线在同一平面内；入射光线和折射光线分居在法线的两侧。光从空气斜射入水或其他透明介质时，折射角小于入射角；当光从水或其他透明介质斜射入空气时，折射角大于入射角。折射角随着入射角的增大而增大；当光线垂直射到介质表面时，传播方向不变。
二、重要提示
1．光折射时，折射角和入射角的大小关系是：光从水或其他透明介质斜射入空气或是相反，都是空气中的角度较大。
2．折射时光路具有可逆性：发生折射现象时，若光线沿原来折射光线的路线射到界面上，那么折射光线就沿原来入射光线的路线进行传播。
3．光垂直射向两物质分界面时，通过分界面后光的传播方向不变，这时光线的入射角、反射角、折射角均为零度，但折射后光的传播速度要发生变化。
科学广场
UFO可能是大气现象
据报道，曾在武汉、重庆等城市的天空相继发现不明物体，有不少人认为是UF0。究竟是什么呢?有的专家认为：这是“大气透镜”现象引起的。“大气透镜”的原因：在离地面约42千米高处有一层气溶胶质粒所组成的冷空气团，由于冷空气团的密度比空气的密度大，所以这层冷空气团就形成了透镜效应。当远处射来一束光线经过此冷空气团时，光线会发生偏折，在离地面几千米的地方会形成一个亮斑，地面上的人看到这个亮斑会误认为是不明飞行物。亮斑会上下、水平移动或停留在空中片刻。有趣的是，如果亮斑会聚在地面上，这时整个光带会扫过地面，会把漆黑一团的村庄照亮得如同白天一样，过后又恢复平静。
解题指导
【例题】如图2.5—5所示，一束光线射入容器底部形成一光斑，然后向容器中逐渐加水，则光斑的位置将 ( )
A．慢慢向右移动
B．慢慢向左移动
C．慢慢向水面移动
D．仍在原位置不动
【解析】 根据光的折射规律，光线从空气斜射入水中时，折射角小于入射角。当向容器内加水时，光线将发生折射现象。如图2.5—6所示，随着水位升高，光线与水面的交点向左移动，光斑慢慢向左移动。
【答案】B
同步训练 A组
1．到游泳池游泳时会有这样的体验：游泳池的浅水区看上去好像很浅，但一脚踩下去会有一种“踏空”的感觉。这是因为游泳池的实际深度比看上去要深，其原因是 ( )
A．发生了光的折射
B．发生了光的反射
C．光在水中沿直线传播
D．光的传播速度发生了改变
下列现象中，由于光的折射形成的是 ( )
3．平静的湖面上映出天上的白云，一个同学说：“快看，鱼在云里游呢。”她看到的“云”和“鱼”实际上 ( )
A．云是像，鱼是实物 B．云是虚像，鱼是实像
C．云和鱼都是实像 D．云和鱼都是虚像
4．从水面上看斜插入水中的筷子，水下部分向上弯折了。这是 ( )
A．光的反射现象 B．光的折射现象
C．光的直线传播 D．平面镜成像
5．下列判断某像是实像还是虚像的方法中正确的是 ( )
A．观察得到的是实像，观察不到的是虚像
B．光屏上所成的不清晰的像是虚像，清晰的像是实像
C．不能在光屏上成像的是虚像，能在光屏上成像的是实像
D．和物体相比，严重失真的是虚像，反之是实像
6．如图所示，一束激光A0由空气斜射入玻璃砖，折射后从另一侧面射出，其出射点可能是图中的( )
A．M点 B．N点
C．P点 D．Q点
如图所示是光线在两种介质的界面处发生反射和折射的光路图，0点是入射点，介质是空气和玻璃。则界面的_______边是空气，折射角的度数为_______，反射角的度数为_______。
8．如图所示，A'为水面下的物体A经光的折射所成的像，请据此画出过b点的折射光线及其所对应的入射光线。
同步训练 B组
9．在空茶杯里放一枚硬币，眼睛刚好看不见，如图所示，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢向杯中注水，则 ( )
A．随着水的增多，眼睛能看到硬币，但位置比实际位置高
B．随着水的增多，眼睛能看到硬币，但位置比实际位置低
C．随着水的增多，眼睛能看到硬币，但位置没有变化
D．注入水后仍看不见硬币
10．从岸边看水中的鱼，看到“鱼”的位置与实际位置不同。下列模型能解释此现象的是 ( )
11．某科学兴趣小组想通过实验探究“光从空气斜射入其他介质时的折射角与哪些因素有关”，他们准备的实验器材有激光发生器：玻璃、水、量角器等。光从空气斜射入玻璃中的测量结果如表l所示，光从空气斜射入水中的测量结果如表2所示。
表1光从空气斜射入玻璃
实验次数
l
2
3
入射角
30°
45°
60°
折射角
22°
32°
41°
表2光从空气斜射入水
实验次数
l
2
3
入射角
30°
45°
60°
折射角
23°
33°
42°
(1)由表l、表2可知，当入射角相同时．光从空气斜射入玻璃的折射角_______(填“大于”“小 于”或“等于”)光从空气斜射入水的折射角。因此光从空气斜射入其他介质时的折射角与_________有关。
从表l、表2可知光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，当入射角增大时，折射角将________。因此可推知光从空气斜射入其他介质时，折射角大小还与_______有关。
参考答案
2．5 光的反射和折射(2)
1．A 2．B 3．D 4．B 5．C 6．B 7．左 60° 35° 8．图略 9．A l0．D
11．(1)小于 介质种类 (2)增大 入射角的大小
