【本讲教育信息】
一. 教学内容:
光的反射
二、考点点拨
1. 知道什么是光的反射及光的反射定律。(重点内容)
2. 能根据光的反射定律作光路图(重点)
3. 知道什么是镜面反射和漫反射,并能用来解释一些日常生活中常见的现象。
4. 知道平面镜成像的特点及其原理,能用平面镜成像的特点作图,能用平面镜成像的特点解释一些日常生活中的常见问题。知道平面镜的应用。(重点)
5. 了解球面镜,凸面镜和凹面镜的作用。
三、跨越障碍
(一)光的反射:
我们能看见太阳、电灯,是由于它们能发光,光线进入了我们的眼睛。我们为什么又能看见人、教室、书本这些本身不发光的物体呢?这是因为他(它)们能反射太阳、电灯等光源发出的光,这些被反射的光进入了我们的眼睛。我们就看到了物体。
光传播到两种不同物质的分界面时,有一部分会被反射,仍在原来的物质中传播。这种现象就是光的反射现象。
(二)光的反射定律:
我们用激光器演示光的反射。可以得到图1所示的反射光路图。
入射点(O):光线射到镜面上的点。
法线(ON):通过入射点,垂直于镜面的直线。法线不是光线,实际中不存在,只是为了研究问题方便而假设的一条线,所以应用虚线。
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。
注意反射角和入射角都是光线和法线的夹角,而不是和镜面的夹角。
通过演示观察光的反射现象。那么光反射时遵从什么规律呢?
把书中图4—15的装置沿半圆上ON线剪成甲乙两半,再用胶带把剪开处粘在一起,使接缝与镜面成垂直且位于镜面中心。将甲固定在镜面上(用胶带纸粘),乙转至与甲有一定角度处,(如图甲)。打开激光手电筒,沿甲面45°处照射在镜面O点上。观察反射光线所在的位置。转动纸板乙,直到甲乙两板在同一平面时才能在乙板上看到反射光线。(如图乙)
由此可见,反射光线和入射光线和法线在同一平面上。
我们不改变入射光线的位置,并说明其相对于法线的位置,然后找反射光线相对于法线的位置。如入射光线在法线的左侧,反射光线则在法线的右侧;反射光线在法线的下面,入射光线一定在法线的上面。这就充分说明“反射光线与入射光线分居在法线两侧。”
接着实验,当入射角是60°时,反射角也是60°,当入射角是30°时,反射角也是
30°,即两两相等。
究竟是入射角等于反射角呢?还是反射角等于入射角?这里有一个逻辑关系问题,也就是反射角跟着入射角变化还是入射角跟着反射角变化?当然我们都知道是入射角先变化引起了反射角的变化,所以我们说“反射角等于入射角”。
综上所述,可得出反射定律
(1)入射光线和反射光线在同一个平面上
(2)入射光线和反射光线在法线的两侧
(3)反射角等于入射角
当入射光线恰好沿着原来反射光线的路径入射时,则反射光线恰好沿原来反射光线的路径反射。光的这一性质,叫做光路的可逆性。例如在镜子当中,我看到了你的眼睛,那你也一定能看到我的眼睛,这就应用了反射光路的可逆性。
如果入射光线1入射在平面镜上时,反射光线为2
那么当2的反方向为入射光线时,此时反射光线沿1远离平面镜
这就是光路的可逆性。
这里还要特别强调一个,若光垂直入射到镜面时,反射光线将按原路反射回来,反射角等于入射角,且等于0°。
例1、画出下图的入射光线。
点拨:首先在入射点位置作出法线,注意法线垂直于平面镜并且用虚线表示。
然后根据反射光线标出反射角,根据反射规律反射角和入射角相等,作出入射光线。
例2、如图,画出反射光线,并说明入射角和反射角的大小。
点拨:此时入射光线垂直于平面镜,所以入射光线和法线重合。那么入射角为零度,所以根据反射规律,反射角也等于零度,所以此时反射光线沿入射光线返回。
例3、如图所示,这是一条入射光线经过平面镜反射后的情况,请找到平面镜的位置。
点拨:此时给出的是入射光线和反射光线,根据光的反射规律,反射角和入射角相等,我们可以作出此时入射光线和反射光线的角平分线,此时的角平分线就是法线,再过入射点作出法线的垂线,垂线就为平面镜。
(三)两种反射:
(1)镜面反射:入射光线平行,反射光线也平行的反射现象叫镜面反射。
(2)漫反射:入射光线平行,反射光线不平行的反射现象叫漫反射。
镜子发生镜面反射,白纸发生漫反射,当观察者正好在镜面所反射光束的范围内时,即从桌子上方竖直向下看时,这时镜子的反射光线进入人眼,而白纸的反射光只有极少的一部分进入人眼,就看到镜面比白纸亮,若观察者不在这一范围内时,也就是人在四周观察,即镜面所反射的光不能进入该人眼里,看上去很暗,而白纸发生漫反射的光能射到观察者眼内,就看到白纸比镜子亮。
镜面反射:每条光线都遵守反射定律。反射光向同一方向射出,在这个方向的反射光很强。而其余方向无反射光。
漫反射的每条光线也都遵守反射定律,只不过是向各个方向反射光,所以能使我们从各个方向看到物体。
同学们看不到黑板反光部分的字,这是因为黑板上的反光部分发生镜面反射,光线强度比粉笔字漫反射的光线强。怎样避免这种情况?让“反光”部分粗糙,这样就可以发生漫反射,减弱反光部分来的反射光,同学们就能从不同方向看清粉笔字反射来的光,也就是能看清楚字了。电影院里的荧幕使用粗糙的白布,就是因为让白布发生漫反射,使坐在影院里的每一个角落里的人都能看到电影。
例4、如图所示,A图是________反射,B图是________反射.
点拨:判断反射类型应看是什么性质的“面”。反射面很光滑时,那么就是镜面反射。当反射面比较粗糙,就是漫反射。
答案:A镜面反射, B漫反射
例5、关于光的反射,下列说法中错误的是[ ]
A. 镜面反射的光不一定是平行光
B. 镜面反射遵守反射定律
C. 电影银幕对光的反射是镜面反射
D. 白纸的表面对光的反射是漫反射
点拨:本题中容易混淆的是A,这个问题在前面已做了讨论,平滑的表面所产生的反射就为镜面反射. 所以选项A、B、D的说法正确,选项C的说法错误。
点拨:弄清镜面反射和漫反射的概念是求解本题的关键。
答案:C
(四)平面镜
日常生活中用的镜子的表面都是平的,叫平面镜。
平面镜我们都熟悉,并且知道它能成像。像、物与镜面的关系怎样?
做课本图4—17实验。在黑白各半的纸上白的一边作与交界线垂直的线段,并在线段上画出刻度(以
我们按这样的实验步骤来进行:
①在垂直线段的任意刻度处放上蜡烛,点燃蜡烛看玻璃后的像。
②用手在玻璃后摸一摸是否有蜡烛存在。
③拿另一支与点燃的蜡烛完全相同的蜡烛放在玻璃后移动,直到看上去跟像完全重合。量出它们到玻璃板的距离。两支蜡烛到玻璃板的距离相等吗?
④改变点燃蜡烛的位置,重复上面的实验。看两支蜡烛到玻璃板的距离是否总相等。蜡烛和它在镜中的像到平面镜的距离有什么关系?像和物到镜面的距离相等。由玻璃前后的蜡烛完全重合,可以得出怎样的结论?“像和物大小相等。”把像和物体的位置用直线连接起来,它们的连线与玻璃垂直。或者说物与像相对于平面镜对称。
平面镜成像规律:
平面镜所成的像是虚像
像与物体的大小相同
像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等
像与物体相对于平面镜对称
例6、根据平面镜成像的特点作图:
点拨:因为平面镜成像中物和像关于平面镜对称,根据对称性作出A,B两点的像A′B′连接两点,就作出了AB关于平面镜对称的像。
例7、身高
点拨:因平面镜成的像与物总是以镜面为对称,像的大小与物到镜面的距离无关.
答案:
例8、如图所示,一台钟的钟面上无数字,只有刻度线. 如图,是从平面镜内看到钟面上的指针位置,此时的实际时刻是________.
点拨:作中间两个刻度的连线,以该直线为对称轴,分别以轴对称作出分针和时针的实际位置。平面镜成像与物左右相反,中线位置不变,实际时刻是3点40分。
答案:3点40分。
(五)平面镜的应用
(1)利用平面镜成像
如照镜子,商店里墙上的平面镜。
(2)用平面镜改变光路,再看它成的像
牙科医生用的小平面镜,潜望镜。
四、本节小结:
同学们应该掌握光的反射,以及会对一些光的反射现象进行分析。并且会画关于光的反射的光路图,多做练习。
【模拟试题】(答题时间:30分钟)
一. 填空题:(每空2分,共38分)
1. 如图所示,MM′是反射面,AO是________,OB是________。
2. 光在两种物质________上改变传播方向,并且________的物质中,这种现象叫做光的反射,反射光的速度________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
3. 黑板反光使学生看不清字,是由于光射到黑板上发生了________的缘故。人们能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光射到物体上发生了________的缘故。
*4. 光线垂直照到水面上,入射角是________反射角是________。
5. 人站在岸边看到水中的“白云”,实质是白云的________像,反射面是________。
**6. 一身高
**7. 要使一支铅笔跟它在平面镜中的像垂直,这支铅笔跟平面镜的夹角应为________。
*8. 如图所示,某同学在做“平面镜成像特点”实验时,将一块玻璃板竖直架在一把直尺上面,再取两段等长的蜡烛A和B一前一后竖直放在直尺上,点燃玻璃板前蜡烛A,用眼睛进行观察,并移动玻璃板后的蜡烛B,使它与A在玻璃板内的像重合,蜡烛B好像被点燃了,在此实验中:
(1)尺的作用是便于比较物与像________的关系。
(2)两段等长的蜡烛是为了比较物与像的________关系。
(3)若移去蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上________(填“能”或“不能”)接收到蜡烛的像,这说明平面镜成的是________像。
二. 选择题(每题3分,共18分)
*9. 一束光线射到平面镜上,当入射角增大15°时,入射光线与反射光线恰成直角,原来的入射角应是
A. 30° B.
45° C.
15° D.
60°
10.(**) 晚上,在桌上铺一张白纸,把一块小平面镜放在纸上(镜面朝上),
让手电筒的光正对着平面镜照射。从侧面看去
A. 镜子比较亮,它发生了镜面反射
B. 镜子比较暗,它发生了镜面反射
C. 白纸比较亮,它发生了镜面反射
D. 白纸比较暗,它发生了漫反射
11. 关于光路可逆性原理下列说法正确的是
A. 只有在光的直线传播过程中遵守
B. 只有在镜面反射中遵守
C. 漫反射不遵守
D. 光的直线传播、镜面反射、漫反射都遵循光路可逆性原理
12.(*) 人以
A. 0 B.
13. 决定物在平面镜中成像大小的因素是
A. 物到镜的距离 B.
镜的高度
C. 镜的宽度
D.
物的大小
14. 如图所示,能正确表示物在平面镜成像的图是
三. 作图题(共44分)
15. 如图所示,S为一点光源,分别作出SO、SA、SB的反射光线。
*16. 作出图中反射光线和入射光线的反射面位置。
17. 完成下图中各光路图。
18. 太阳光线与水平方向成30°角,要使光线垂直照射在竖直墙壁上,应怎样放置平面镜?
19. 如图所示,根据光的反射性质作出物体S在镜中的像S′。
**20. 如图所示,A、B是插放在镜前的两枚大头针,要使人眼看到A、B的像重合在一起,人眼应在什么方向观察?
【试题答案】
一. 填空题
1. 入射光线,反射光线
2. 分界面,回到原来,不变
3. 镜面反射,漫反射 4. 0°,0°
5. 虚,水面
6.
7. 45° 8. (1)离镜面距离(2)大小(3)不能,虚
二. 选择题
9. A 10. B 11. D 12. A 13. D 14. C
三. 做图题
15.
16.
17.
18. 165°或15°(反射面与水平方向的夹角)
19. 20.