4.2 光的反射 学案（含答案）

光的反射
知识点一 光的反射定律
1.光的反射概念
定义
当光射到物体的表面时,被物体表面反射出去,这种现象叫做光的反射
图例
?
基本概念
一点
入射点(O)
入射光线在反射面上的投射点
三线
入射光线(AO)
投射到反射面的光线
反射光线(OB)
经反射面反射出去的光线
法线(ON)
过入射点,与反射面垂直的直线
两角
入射角(i)
入射光线与法线的夹角
反射角(r)
反射光线与法线的夹角
【注意事项】
（1）反射角和入射角都是对应光线与法线的夹角,而不是和反射面的夹角。
（2）法线是人们为研究反射现象时引入的一条位置参考线,所以在画光路图时,总是用虚线表示法线。
（3）入射光线和反射光线都是有方向的,图中的入射光线和反射光线分别为AO和OB,不能说成OA和BO。
2.光的反射定律
【拓展】 从以下六点理解光的反射定律:
（1）对应于一条入射光线,只有一条反射光线。
（2）注意定律中的因果关系:先有入射,后有反射。反射光线是随着入射光线的改变而改变的,所以叙述反射定律内容时必须先说反射,后说入射,即不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
（3）定律存在的条件是:在两种物质的界面上,光从一种物质射到另一种物质的表面上,并在入射点处发生反射,而不是在其他处。
(4)光线垂直镜面入射时,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,并不是没有出现反射。
(5)通过镜面对入射光线的反射作用,可以看出镜子有改变光的传播方向的作用。
【拓展】 我们是如何看见不发光的物体的?
光的反射是普遍现象,我们能看到本身不发光的物体,是因为它表面的反射光射入我们眼睛的缘故。不同物体表面反射光的能力不一样,所以我们看这些物体的亮度不一样,反射光的能力越强的物体,看起来越亮。
3.光路是可逆的
在探究反射定律的实验中,如果让光逆着反射光的方向射到镜面, 那么,它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出,如图所示。这表明:在反射现象中,光路是可逆的。
【误区警示】 光路可逆是一种路径上的可逆,而光线不可逆,物理性质中不具有光线可逆,所以“光路可逆”不能说成“光线可逆”。
【例1】如图所示,OA是反射光线,入射光线是　　　　,法线是　　　　,反射面是　　　　,入射角是　　　　°,反射角是　　　　°。?
答案　BO　ON　CD　30　30
解析　光发生反射时,入射光线和反射光线在反射面的同一侧,故CD是反射面,根据光的反射定律,入射光线和反射光线分居在法线两侧,故ON是法线。入射角是指入射光线与法线的夹角,为30°,反射角与入射角相等,也为30°。
【例2】小红在池塘边观察水中月亮的视线与水面的夹角是30°,如图4-2-2所示,此光在反射现象中的入射角的度数是 。
解析 已知观察水中月亮的视线与水面的夹角是30°,则反射角为90°-30°=60°。由光的反射定律可知,入射角也为60°。答案 60°
【练习】
1.光射到平面镜上反射后,反射角为30°,则入射角为( )
A.10° B.15° C.30° D.60°
答案 C 光射到平面镜上发生反射时,如果反射角是30°,根据光的反射定律可知,入射角也是30°。
2.如图所示,MM'为平面镜,AO为入射光线,ON为法线,入射角∠AON等于45°。已知∠NOB等于30°,∠NOC等于4 5°,∠NOD等于60°。则入射光线AO的反射光线将沿着 射出。(选填“OB”“OC”或“OD”)
答案 OC
解析 根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,因为入射角
∠AON=45°,所以反射角也等于45°,而∠NOC=45°,所以反射光线将沿OC射出。
3.一束与镜面成60°角的光线射到平面镜上,反射角的大小为 ;一束光垂直射到水面上,入射角为 。
答案 30° 0° 解析 一束光线与平面镜的夹角为60°,则入射角为90°-60°=30°, 根据光的反射定律可知,反射角也为30°;一束光垂直射到水面上,入射角为0°。
4.如图所示,入射光线与平面镜成40°角,则(　　)
A.入射角是40°
B.反射角是50°
C.反射光线与镜面的夹角是50°
D.入射角增大5°,反射角增大10°
答案　B　入射光线与平面镜成40°角,故入射角为90°-40°=50°;因为反射角等于入射角,所以反射角也为50°,反射光线与镜面的夹角为90°-50°=40°;当入射角增大5°时,因反射角始终等于入射角,故反射角也增大5°。综合分析可知,B选项正确。
5.下面说法违背光的反射定律的是(　　)
A.入射角是0°,反射角也是0°
B.入射角增大10°,反射角也增大10°
C.入射光线逐渐靠近法线,反射光线也逐渐靠近法线
D.入射光线与反射面的夹角是20°,反射光线与入射光线的夹角是40°
答案　D　入射光线与反射面的夹角是20°,则入射角=90°-20°=70°,根据光的反射定律可知,反射角=入射角=70°,故反射光线与入射光线的夹角是140°。
6.如图是研究光的反射规律的实验装置,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(　　)
沿ON前后转动板E
B.沿ON前后转动板F
C.改变光线OB与ON的夹角
D.改变光线AO与ON的夹角
答案　D　研究光的反射规律时,先让一束光贴着纸板沿某一个角度入射到O点,量出入射角和反射角的度数,然后改变光束的入射方向,使入射角减小,再量出入射角和反射角的度数,多做几次,对实验结果进行比较,即可发现反射角和入射角的关系。
知识点二 镜面反射和漫反射
1.镜面反射与漫反射的比较
镜面反射
漫反射
不同点
反射面
反射面光滑
反射面凹凸不平
平行光入射后结果
平行光反射后仍然平行,只能在一个方向上看到反射光
平行光反射后沿不同方向,可以在各个方向上看到反射光
图示
?
举例
平面镜、自行车尾灯等
黑板、电影院的银屏等
相同点
都遵守光的反射定律
2.生活中的反射
日常见到的绝大部分反射面都会发生漫反射,由于漫反射才能够使我们从不同方向看到物体。教室里的黑板用毛玻璃、电影银幕用粗布,都是为了使各个方向的人都能看到,而黑板用久了,会出现“反光”现象,就是因为发生了镜面反射,从而看不见黑板上的 字。
3.光污染
当阳光照射强烈时,城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石等装饰反射的光明晃白亮、炫眼夺目。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人,容易导致视力下降,产生头昏目眩、失眠、心悸等疾病。
【例3】 由于光的 现象,教室里坐在不同位置上的同学都能看到黑板上的粉笔字。(选填“漫反射”或“镜面反射”)
解析 教室里坐在不同位置的同学都能看到黑板上的粉笔字,说明反射的光线射向各个方向,故属于漫反射现象。 答案 漫反射
【练习】
1.教室内用来放映投影片的银幕,表面是白色且粗糙的,其目的是? ( )
A.不反射光 B.能折射光 C.发生镜面反射 D.发生漫反射
答案 D 教室里的投影银幕是用粗糙白布制成的,是为了让光射到上面发生漫反射,让各个地方的人都能看到画面。
2.光明是人们祈求的,但有时也会损坏人的视觉和身心健康,成为光污染,下列现象中会造成光污染的是?( )
A.汽车车玻璃贴防晒膜 B.晚上学习时用护眼灯
C.城市建筑大面积安装玻璃幕墙 D.用塑料薄膜建造温室大棚
答案 C 当光照射在玻璃幕墙上时,会发生镜面反射,造成光污染。
3.镜面反射和漫反射是光的两种反射,日常生活中,我们能从各个角度看到物理课本上的文字是光的　　　　 反射,而大城市高层建筑安装整体玻璃造成光污染属于光的　　　　 反射。?
答案　漫　镜面
解析　我们能从各个角度看到物理课本上的文字是光的漫反射,发生漫反射时,光可以反射到各个方向上;阳光照在建筑物的玻璃上时发生镜面反射,光反射到比较集中的方向上,造成了光污染。
题型一 利用光的反射定律判断角度及其相关变化
【例4】关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.入射光线与反射面的夹角为15°时,反射角也为15°
B.入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
C.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守光的反射定律
解析
答案 C
点拨 此类问题应正确把握反射角和入射角两角的概念、“三线”的位置关系,借助数学几何知识,运用“光的反射定律”进行解答。
题型二 利用光的反射定律作图
【例5】如图所示,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角及其度数。
答案：
解析 根据光的反射定律知,入射角为30°,在法线左侧画出入射光线,并使入射光线与法线间的夹角等于30°即可。
类型
方法
已知入射光线作反射光线
先找入射光线与反射面的交点,过交点作垂直于反射面的直线——法线,将法线作为角的一边,以入射点作为角的顶点,在图中作一与法线之间夹角等于入射角的线(不与入射光线重合),该线就是反射光线,注意光线方向
已知反射光线作入射光线
先找出反射光线与反射面的交点(入射点),过入射点作垂直于反射面的直线——法线,将法线作为角的一边,以入射点作为角的顶点,在图中作一与法线之间夹角等于反射角的线(不与反射光线重合),该线就是入射光线,注意光线方向是从光源射向入射点的
已知入射光线和反射光线确定平面镜位置
先作入射光线和反射光线夹角的角平分线,此线为法线, 过入射光线与反射光线的交点(角的顶点或者说是入射点)作垂直法线的一条直线,该直线所在位置为平面镜的位置
方法归纳
【练习】
1.(2017山东青岛胶州期中)下列光路图中错误的是(　　)
答案　B　当光斜射向平面镜时,由光的反射定律知,选项A、D正确;当光垂直射向平面镜时,入射角为0,则反射角也为0,选项C正确;选项B中反射光线与入射光线在法线的同侧,且反射角不等于入射角,不符合光的反射定律,B错误。
6.小宇的妈妈喜欢在家中养花,为了使客厅里花盆中的花能茁壮成长,小宇想让室外太阳光照射到盆中花上的B处,如图,请你在图中把光路补充完整并过A点画出放置的平面镜。
答案　如图所示
解析　连接A、B,作出反射光线,然后作出入射光线和反射光线夹角的角平分线,即为法线,再作一条直线与法线垂直,该直线的位置即为平面镜的位置。
家庭作业
1.两个平面镜M、N之间的夹角为θ,入射光线与镜面M平行,经过两个平面镜反射后,反射光线与镜面N平行,则θ的大小为(　　)
A.90° B.60° C.45° D.30°
答案　B　入射角为法线与入射光线的夹角,由题意可知,入射角为90°-30°=60°,A错误;由光的反射定律知,反射角也为60°,B正确;反射光线与镜面的夹角为90°-60°=30°,C错误;由光的反射定律知,反射角等于入射角,若入射角增大5°,反射角也增大5°,D错误。
2.多媒体辅助教学以它的独特魅力给课堂教学增添了生机和活力,同学们发现多媒体教室的投影银幕是用粗糙的白布做成,于是对这一问题进行讨论,有如下说法:(1)全班同学都能看到画面是因为光投射到投影银幕上发生了镜面反射;(2)全班同学都能看到画面是因为光投射到投影银幕上发生了漫反射;(3)镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律;(4)无论是镜面反射还是漫反射,都遵循光的反射定律。
其中正确的是(　　)
(1)(3) B.(2)(4) C.(1)(4) D.(2)(3)
答案　B　银幕是凹凸不平的,光在银幕上发生的是漫反射,无论是镜面反射还是漫反射,都遵守光的反射定律。
3.光照在你正在完成的试卷表面发生的是　　　　(选填“镜面”或“漫”)反射。若其中一条光线的入射角为30°,则其反射角　　　　(选填“大于”、“小于”或“等于”)30°。
答案　漫　等于
解析　由于试卷表面是凹凸不平的,光照射到卷面上发生的是漫反射;由光的反射定律知,反射角等于入射角。
4.如图所示,入射光线AO经平面镜反射后,反射角为　　　　度;某湿地公园因湖水清澈可鉴,有“镜湖”之称,这是因为光在水面发生了　　　　(选填“漫”或“镜面”)反射。?
答案　60　镜面
解析　入射光线与平面镜的夹角是30°,则入射角为90°-30°=60°;根据光的反射定律可知反射角等于入射角,反射角也为60°;平静的湖水相当于平面镜,光在水面发生了镜面反射。
5.如图为上午8:00太阳光经过水平镜面反射的光路图,请大致画出一小时后太阳光照射同一点的入射光线及对应的反射光线。(2分)
答案　如图所示
解析　1小时后,入射角减小,由光的反射定律知,反射角也减小。
6.挪威留坎镇被群山包围,难以获得阳光照射。工程师在位置A处安装平面镜,使广场中心B处被照亮。若太阳位于图中所在位置,请在A处添加平面镜并完成光路图。(保留作图痕迹)
答案　如图所示
解析　连接AB,即反射光线;然后画出入射光线与反射光线的角平分线即法线,最后根据平面镜与法线垂直画出平面镜。