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第四章 光现象
4.2
光的反射
知识点整理
1.光的反射
(1)当光射到物体表面时,有一部份光会反射回去的现象叫做光的反射。
(2)人看见不发光的物体,是由于经它表面反射的光进入了人的眼睛。
(3)反射现象:倒影的形成、平面镜成像。
2.光的反射定律及其应用
(1)反射的相关概念:入射光线、反射光线、入射点、法线、入射角、反射角,如图。
内容:在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。注:反射现象中,光路是可逆的。
3.镜面反射和漫反射
分类
不同点
相同点
反射面特点
反射光方向
常见现象
镜面反射
光滑平面
反射光线仍然平行,只能在一个方向看到反射光
黑板反光,水面、玻璃面刺眼
严格遵守光的反射规律
漫反射
凹凸不平
反射光向各个方向,各个方向都能看到
从各个方向都能看到黑板上的字
知识点分类练习
【1】光的反射
【例1】(2019秋?天峨县期末)在下列几种现象中,属于光的反射现象的是( )
A.人在阳光下,地面出现人影
B.人在湖边看到水中的鱼在游动
C.晴天,看见“白云”在水中飘动
D.注满清水的碗底,看起来像变浅了
【答案】C
【解答】解:
A、人在阳光下,地面出现人影,是因为光的直线传播,故A错误;
B、人在湖边看到水中的鱼在游动,是光的折射现象。故B错误;
C、晴天,看见“白云“在水中飘动是平面镜成像,是光的反射现象,故C正确;
D、注满清水的碗底,看起来像变浅了是由于来自碗底的光从水中进入空气中发生了折射,折射光线进入人眼,人眼逆着光线看去,所看到的是碗底的虚像,像比碗底的位置高,属于光的折射,故D错误。
【2】光的反射定律
【例2】(2020?衢州)如图是小科探究光的反射定律和相关实验的过程。下列叙述正确的是( )
A.图甲中应选用光滑的硬纸板
B.图甲中∠EOM是入射角
C.图乙中反射光不存在
D.图丙、甲中现象说明光路是可逆的
【答案】D
【解答】解:
A、当光线照射到硬纸板上时,为了能看清光路,需要硬纸板发生漫反射,所以硬纸板的表面要粗糙一些,故A错误;
B、根据入射角的定义可知,图甲中∠EON是入射角,∠EOM是入射光线与镜面之间的夹角,故B错误;
C、纸板的右半部分向后折,此时看不到反射光线,但反射光线是存在的,故C错误;
D、由图可知,当光线逆着反射光线射入时,会逆着入射光线射出,这表明在光的反射中,光路是可逆的,故D正确。
【例3】(2020?滨湖区二模)如图所示,小易利用激光灯、可折转的光屏、平面镜等器材探究光的反射定律。下列说法错误的是( )
A.为了能在光屏上看清光路,应尽量选择表面光滑的光屏
B.将左侧光屏向后折转,将看不见反射光线
C.光屏应与平面镜垂直放置
D.实验中应多次改变入射光光线的方向,验证反射角与入射角的关系
【答案】A
【解答】解:A、为了能在光屏上看清光路,应尽量选择表面粗糙的光屏,故A错误;
B、为了探究“反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内”,要向后折反射光线的那侧,即左侧光屏,故B正确;
C、法线在光屏上,法线与镜面垂直,入射光线、法线、反射光线在同一平面内,如果光屏与平面镜不垂直,则镜面的法线不在纸板上,入射光沿光屏照射后,反射光线不在光屏上,则我们在光屏上看不到反射光线;故C正确;
D、改变入射光的方向多次实验的目的是为了寻找普遍规律,故D正确。
【例4】如图,一条入射光线与平面镜的夹角为30°,请完成光路图,并标出反射角。
【答案】
【4】镜面反射和漫反射
【例5】教室黑板用久部分变光滑,如下图所示,阴影为黑板光滑处,ABCD为四个小组,当光线从右侧窗户射入时,上课看黑板光滑处写的字,因反光最可能看不清字的小组是( )
A.第一组
B.第二组
C.第三组
D.第四组
【答案】B
【解答】解:黑板“反光”是因为黑板发生了镜面反射,黑板反射的光线比粉笔字反射的光线强,使人无法看清黑板上的字;当光线射向黑板时会发生镜面反射,射向第二组的的方向,所以第二组看不清。
【例6】皮鞋擦过鞋油后,还要用鞋刷或软布反复擦几下,会越擦越亮。以下说法不正确的是( )
A.皮鞋失去光泽是因为皮鞋的表面有灰尘不光滑,光射向鞋面后发生漫反射
B.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果
C.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律
D.反复擦可使鞋油涂抹的更均匀,增加镜面反射效果
【答案】B
【解答】解:
ABD.当皮鞋的表面不光滑有灰尘时,光射向鞋面后发生漫反射,这样皮鞋就失去了光泽;
涂上鞋油后,鞋油的微小颗粒能填充到鞋的毛孔中,用鞋刷或软布反复擦几下,使鞋油涂抹的更均匀鞋面就变得十分光滑,
光射向鞋面后会发生镜面反射,皮鞋看起来就更光亮更好看了,故AD正确、B错误;
C.镜面反射和漫反射都属于反射,都遵守光的反射定律,故C正确。
难点攻克
1.光的反射定律
【例1】在探究“光的反射定律”实验时,进行如图所示的实验操作。
(1)让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,光路如图甲所示,则反射角为 。
(2)若仅将图甲中平面镜右端稍向上抬起,则反射角会 (选填“变大”、“变小”、或“保持不变”)。
(3)如图乙,将纸板倾斜,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线
(选填“在”或“不在”)同一平面内,纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。
【答案】(1)40;(2)变小;(3)在;不能
【解答】解:
(1)由图可知,反射角(反射光线OB与法线的夹角)为90°﹣50°=40°;
(2)将图甲中的平面镜右端稍向上抬起,法线会向左偏,会使入射角减小,因反射角等于入射角,所以反射角同样会减小;
(3)根据光的反射定律可知,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,因此若将纸板倾斜,如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,但不能在纸板上看到反射光线。
2.利用光的反射定律作图解决实际问题
【例2】如图所示以固定光源发出一束与水平面构成45°角的光照在液面上,光经过液面反射后在光屏上形成一个光斑S1,若光斑由S1向右移动了2m移到S2时,则液面 (选填“上升”或“下降”)了 m。
【答案】下降;1
【解答】解:由于入射光线的方向不变,且光在液面上发生的是镜面反射,故当液面高度发生变化时,反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,如下图所示:
由图可知,当光斑由S1向右移动移到S2时,则表明液面从AB下降到CD;
若光斑由S1向右移动了2m移到S2时,如上图所示,
由题意和平行四边形知识可得:O′E=S2S1=2m,
入射光线与水平面成45°角,则可知△EOO′为直角三角形,
所以由几何知识可得OF=O′E=×2m=1m,则说明水位下降了1m。
【例3】有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
【答案】
3.镜面反射和漫反射
【例4】一个初冬的上午,阳光明媚,平直的马路上,洒水车刚洒过水,这时我们骑车迎着阳光向前方有水的路面望去,会有一道耀眼,刺目的光芒射来。而向没洒到水的路面看去,并无此现象。这是由于( )
A.光在有水的路面发生了镜面反射
B.光在无水的路面上发生镜面反射
C.光在有水的路面上发生了漫反射
D.光在有水和无水的路面上都发生了漫反射
【答案】A
【解答】解:阳光在有水的路面上照射时,由于水面比较光滑,光线会发生镜面反射,将大部分的光平行射出,所以这时我们骑车迎着阳光向前方有水的路面望去,会有一道耀眼、刺目的光芒射来。
当光照射到粗糙的路面上时,反射光线不再平行,会射向各个方向,这是漫反射的缘故,所以向没洒到水的路面看去,并无此现象;综上可知,只有A正确,BCD错误。
基础练习
1.下列说法中正确的是( )
A.光线垂直照射在平面镜上,入射角是90°
B.漫反射不遵守反射定律
C.反射光线跟入射光线的夹角为100°,则入射角为50°
D.反射光线与入射光线不在同一平面内
【答案】C
【解答】解:
A、光线垂直照射在平面镜上,入射光线、法线以及反射光线重合,所以此时入射角是0°;故A错误;
B、镜面反射和漫反射都遵守反射定律,故B错误;
C、由反射定律可知,反射光线跟入射光线的夹角等于入射角和反射角之和,因此反射光线跟入射光线的夹角为100°,则入射角为50°,故C正确;
D、反射光线与入射光线、法线在同一平面上,故D错误。
2.下列光现象可以解释“以铜为镜,可以正衣冠”的光学原理的是( )
A.小孔成像
B.筷子弯折
C.水中倒影
D.雨后彩虹
【答案】C
【解答】解:“以铜为镜,可以正衣冠”的意思:一个人用铜当镜子,可以照见衣帽是不是穿戴得端正,铜当镜子属于平面镜成像,平面镜成像是光的反射原理。
A、小孔成像是由光的直线传播形成的,故A错误;
B、筷子好像在水面处折断了是光在空气与水的界面发生了折射,属于折射现象,故B错误;
C、水中的倒影,是平面镜成像,是由光的反射形成的,故C正确;
D、雨后彩虹属于光的色散现象,故D错误。
3.(2020春?平昌县期末)“绿树浓阴夏日长,楼台倒影入池塘。”(出自晚唐诗人高骈的《山亭夏日》)这句诗中包含了丰富的物理知识,下列分析错误的是( )
A.我们能够看到“绿树”是因为光线从绿树上反射后进入我们的眼睛
B.树下“浓阴”是因为光沿直线传播而形成的现象
C.“楼台倒影入池塘”与“掬水月在手”是同一种光学原理
D.“楼台倒影入池塘”是一种折射现象
【答案】D
【解答】解:
A、我们能够看到“绿树”是因为绿树反射光线,反射的光线进入我们的眼睛,故A正确;
B、树下“浓阴”属于影子,是因为光沿直线传播面形成的现象,故B正确;
CD、“楼台倒影入池塘”中的“倒影”属于平面镜成像,是光的反射形成的虚像;“掬水月在手”句中的“月”属于平面镜成像,是由是光反射形成的虚像,故C正确,D错误。本题选错误的。
4.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.水平向左移动
B.水平向右移动
C.竖直向上移动
D.竖直向下移动
【答案】C
【解答】解:
AB、将平面镜水平向左或向右移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,所以反射光线不能射中墙上的目标,故AB错误;
C、将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,反射光线能射中墙上的目标,故C正确;
D、将平面镜竖直向下移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向左边移动,则反射光线也向左移动,光斑会向下移动,反射光线不能射中墙上的目标,故D错误。
5.学习或工作中使用的台灯上有一个灯罩,如图所示,这是利用光的 规律将光线尽量集中照到需要照射的地方,因此灯罩内表面应尽量 。
【答案】反射;光滑。
【解答】解:台灯的目的是让光线尽量集中照射到需要照射的地方,因此灯罩的作用是利用光的反射原理,从而起到增强亮度的作用;由于光滑面可以让光线射向同一个方向,所以台灯灯罩需要做成光滑的,从而发生镜面反射。
6.如图所示,AB、CD是点光源S发出的光,经平面镜MN反射后的两条反射光线,请在图中作出点光源S.(保留作图痕迹)
【答案】
能力提升
7.为了探究“光反射时,反射光沿什么方向射出”同学们进行了如图所示的实验,所用的实验器材有:激光笔、平面镜M、纸板ENF、直尺、量角器、铅笔。
(1)应该选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的纸板。
(2)①如图甲所示,纸板 (选填“要“或“不要”)与平面镜垂直。②让一束光贴着纸板沿某一角度射向O点,经平面镜反射后,沿OB方向射出。用量角器量出反射角和入射角均为45°,在准确收集了一组数据后,接下来应 (将正确选项的字母填在横线上)。
A.分析数据,得出探究结论
B.改变光束入射的角度,再收集几组数据
(3)如图乙所示,将右侧的纸板MOF沿ON向后折,这样做是为了研究:反射光线、入射光线和法线是否都在 。
(4)如图丙所示,某同学设法将平面镜d边向上,c边向下绕OP逆时针转过一定角度后,发现反射光旋转到图中ON的左面,由此他得出“反射光线和入射光线可能在法线的同侧”该同学得出此错误观点的原因在于 。
【答案】(1)粗糙;(2)①要;②B;(3)同一平面内;(4)没有考虑法线的位置随着镜面位置的改变而改变。
【解答】解:
(1)为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙的,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看清楚光的传播路径;
(2)①为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上,应让硬纸板垂直放置在平面镜上,让激光紧贴纸板射向O点。②为避免实验的偶然性,应改变光束入射的角度,再测几组入射角和反射角,通过实验可以得出的正确结论。
(3)如图乙所示,将右侧的纸板MOF沿ON向后折,在纸板上不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线是在同一平面内的,即这样做是为了研究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内;
(4)法线始终与镜面垂直,因此c边向下绕OP逆时针转过一定角度后,法线的位置会随着镜面位置的改变而改变,该同学没有考虑法线的位置随着镜面位置的改变而改变,所以得出“反射光线和入射光线可能在法线的同侧”的错误结论。
反射角
入射角
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光的反射
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1.光的反射
(1)当光射到物体表面时,有一部份光会反射回去的现象叫做光的反射。
(2)人看见不发光的物体,是由于经它表面反射的光进入了人的眼睛。
(3)反射现象:倒影的形成、平面镜成像。
2.光的反射定律及其应用
(1)反射的相关概念:入射光线、反射光线、入射点、法线、入射角、反射角,如图。
内容:在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。注:反射现象中,光路是可逆的。
3.镜面反射和漫反射
分类
不同点
相同点
反射面特点
反射光方向
常见现象
镜面反射
光滑平面
反射光线仍然平行,只能在一个方向看到反射光
黑板反光,水面、玻璃面刺眼
严格遵守光的反射规律
漫反射
凹凸不平
反射光向各个方向,各个方向都能看到
从各个方向都能看到黑板上的字
知识点分类练习
【1】光的反射
【例1】(2019秋?天峨县期末)在下列几种现象中,属于光的反射现象的是( )
A.人在阳光下,地面出现人影
B.人在湖边看到水中的鱼在游动
C.晴天,看见“白云”在水中飘动
D.注满清水的碗底,看起来像变浅了
【2】光的反射定律
【例2】(2020?衢州)如图是小科探究光的反射定律和相关实验的过程。下列叙述正确的是( )
A.图甲中应选用光滑的硬纸板
B.图甲中∠EOM是入射角
C.图乙中反射光不存在
D.图丙、甲中现象说明光路是可逆的
【例3】(2020?滨湖区二模)如图所示,小易利用激光灯、可折转的光屏、平面镜等器材探究光的反射定律。下列说法错误的是( )
A.为了能在光屏上看清光路,应尽量选择表面光滑的光屏
B.将左侧光屏向后折转,将看不见反射光线
C.光屏应与平面镜垂直放置
D.实验中应多次改变入射光光线的方向,验证反射角与入射角的关系
【例4】如图,一条入射光线与平面镜的夹角为30°,请完成光路图,并标出反射角。
【4】镜面反射和漫反射
【例5】教室黑板用久部分变光滑,如下图所示,阴影为黑板光滑处,ABCD为四个小组,当光线从右侧窗户射入时,上课看黑板光滑处写的字,因反光最可能看不清字的小组是( )
A.第一组
B.第二组
C.第三组
D.第四组
【例6】皮鞋擦过鞋油后,还要用鞋刷或软布反复擦几下,会越擦越亮。以下说法不正确的是( )
A.皮鞋失去光泽是因为皮鞋的表面有灰尘不光滑,光射向鞋面后发生漫反射
B.鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果
C.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律
D.反复擦可使鞋油涂抹的更均匀,增加镜面反射效果
难点攻克
1.光的反射定律
【例1】在探究“光的反射定律”实验时,进行如图所示的实验操作。
(1)让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,光路如图甲所示,则反射角为 。
(2)若仅将图甲中平面镜右端稍向上抬起,则反射角会 (选填“变大”、“变小”、或“保持不变”)。
(3)如图乙,将纸板倾斜,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线
(选填“在”或“不在”)同一平面内,纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。
2.利用光的反射定律作图解决实际问题
【例2】如图所示以固定光源发出一束与水平面构成45°角的光照在液面上,光经过液面反射后在光屏上形成一个光斑S1,若光斑由S1向右移动了2m移到S2时,则液面 (选填“上升”或“下降”)了 m。
【例3】有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
3.镜面反射和漫反射
【例4】一个初冬的上午,阳光明媚,平直的马路上,洒水车刚洒过水,这时我们骑车迎着阳光向前方有水的路面望去,会有一道耀眼,刺目的光芒射来。而向没洒到水的路面看去,并无此现象。这是由于( )
A.光在有水的路面发生了镜面反射
B.光在无水的路面上发生镜面反射
C.光在有水的路面上发生了漫反射
D.光在有水和无水的路面上都发生了漫反射
基础练习
1.下列说法中正确的是( )
A.光线垂直照射在平面镜上,入射角是90°
B.漫反射不遵守反射定律
C.反射光线跟入射光线的夹角为100°,则入射角为50°
D.反射光线与入射光线不在同一平面内
2.下列光现象可以解释“以铜为镜,可以正衣冠”的光学原理的是( )
A.小孔成像
B.筷子弯折
C.水中倒影
D.雨后彩虹
3.(2020春?平昌县期末)“绿树浓阴夏日长,楼台倒影入池塘。”(出自晚唐诗人高骈的《山亭夏日》)这句诗中包含了丰富的物理知识,下列分析错误的是( )
A.我们能够看到“绿树”是因为光线从绿树上反射后进入我们的眼睛
B.树下“浓阴”是因为光沿直线传播而形成的现象
C.“楼台倒影入池塘”与“掬水月在手”是同一种光学原理
D.“楼台倒影入池塘”是一种折射现象
4.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.水平向左移动
B.水平向右移动
C.竖直向上移动
D.竖直向下移动
5.学习或工作中使用的台灯上有一个灯罩,如图所示,这是利用光的 规律将光线尽量集中照到需要照射的地方,因此灯罩内表面应尽量 。
6.如图所示,AB、CD是点光源S发出的光,经平面镜MN反射后的两条反射光线,请在图中作出点光源S.(保留作图痕迹)
能力提升
7.为了探究“光反射时,反射光沿什么方向射出”同学们进行了如图所示的实验,所用的实验器材有:激光笔、平面镜M、纸板ENF、直尺、量角器、铅笔。
(1)应该选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的纸板。
(2)①如图甲所示,纸板 (选填“要“或“不要”)与平面镜垂直。②让一束光贴着纸板沿某一角度射向O点,经平面镜反射后,沿OB方向射出。用量角器量出反射角和入射角均为45°,在准确收集了一组数据后,接下来应 (将正确选项的字母填在横线上)。
A.分析数据,得出探究结论
B.改变光束入射的角度,再收集几组数据
(3)如图乙所示,将右侧的纸板MOF沿ON向后折,这样做是为了研究:反射光线、入射光线和法线是否都在 。
(4)如图丙所示,某同学设法将平面镜d边向上,c边向下绕OP逆时针转过一定角度后,发现反射光旋转到图中ON的左面,由此他得出“反射光线和入射光线可能在法线的同侧”该同学得出此错误观点的原因在于 。
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