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4.2 光的反射 (导学案)
【学习目标】
1. 了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
2. 通过实验探究认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
3. 通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
4. 通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。
【学习重点】
通过实验探究,认识光反射的规律。
【学习难点】
1. 实验探究过程;
2. 光的反射定律的应用。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 我们能看到发光的物体是因为有光进入眼睛。而我们能看见不发光的物体,是因为物体 的
光进入了我们的眼睛。
2. 光从一种介质入射到另一种介质表面上,一部分光会改变原来的方向,返回到原来的物质中传
播的现象,叫做光的 。
3. 光的反射定律:在光的反射现象中, 、 和 都在同一个平面内, 光
线和 光线分别位于 两侧;反射角 入射角。
4. 在反射现象中,光路是 。
5. 光的反射分为 反射和 反射。光滑物体表面的反射是 反射;我们能从各个
方向看见物体,就是因为物体发生的是 反射。
镜面反射遵守光的反射规律,漫反射 (遵守/不遵守)光的反射规律。
【合作探究】
探究一、光的反射定律
【做一做】把激光笔发出的光照射到平面镜上,观察反射的光。
1. 光的反射
光遇到物体的表面时,一部分光会 原来的方向,返回到原来的物质中传播的现象,叫做光的
反射。光遇到任何物体的表面都会发生反射,从而使我们能看到本身不发光的物体。
2. 探究光的反射定律
【提出问题】当阳光照射到窗台上的平面镜时,会发现有光束反射到屋内的墙上并形成光斑。改
变平面镜的角度,光斑的位置会随之改变。那么,光反射时遵循什么规律?【猜想与假设】你的猜想是:____________________________。
【设计实验】
(1)实验器材
激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板ENF等。
①量角器:测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播 ,对光线起漫反射作用;二是探究入
射光线、法线和反射光线是否在 内。
(2)实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上,把硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜
面。用激光代替光线照射到镜面上,为了能观察到激光传播的路径,将激光笔贴着可以折的白纸板照
射,并用笔记录下激光传播径迹,观察激光传播径迹并进行比较,从而找到光反射时遵循的规律。
【进行实验】
(1)如图1所示,把一个平面镜放在水平桌面上, 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上
(ON垂直于镜面)。
(2)让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在硬纸板上
用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变入射光 EO 跟法线之间的夹角,重做两次实验,均用铅笔描出入射光和对应的反射光
的径迹.
图1 图2 图3
④把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度(如图2所示), 仍使激光束贴着硬纸板射到O点,
观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
⑤如图3所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时,这时的反射光将沿着什么方向射出?
【收集证据】
(1)记录表一。
(2)入射光和对应的反射光的径迹。
次数 ∠i ∠r
(3)记录1表二 30° 30°
2 45° 45°
3 35° 35°
纸板的位置 是否看到反射光
【分析与论证】
纸板 NOF 向前折 看不见
(1)描述光反射的几个基本两术纸语板 在同一平面内 看见
①入射点O:光线射到纸镜板面 上NO的F点 向。后折 看不见
②法线ON:通过入射点,垂直于镜面的直线。
③入射光线AO:入射到镜面的光线。
④反射光线OB:从镜面返回的光线。
⑤入射角i:入射光线与法线的夹角。
⑥反射角r:反射光线与法线的夹角。
(2)分析实验现象
①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角 入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,
右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:
反射光线、入射光线、和法线在 内。
③多次改变入射光线的路径,分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜,记录对应反射光线的路径
分别为OA'、OB'、OC'。会发现:反射光线和入射光线总是分居法线的 侧。④光路可逆:将光线逆着反射光线的方向射入,观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线
。
(3)实验结论
光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线
分居法线的两侧;反射角等于入射角。
在反射现象中,光路 。
【交流与评估】
(1)对应关系:每一条反射光线对应一条入射光线。
(2)让光线紧贴纸板(光屏)射向O点的目的:在硬纸板(光屏)上能显示光路.
(3)实验描绘光的传播路径的方法:在入射光线和反射光线上取一个点,将该点与反射点连接。
(4)区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法:对每一组入射光线和反射光线分别用不同
颜色的笔进行描绘,或者对每一组入射光线和反射光线进行编号.
3. 根据光的反射定律作图
(1)作图步骤
①作法线(虚线表示);②确定反(入)射光线的位置;③作反(入)射光线,用实线表示;④
标出反射角r和入射角i。⑤当光线垂直入射时,它将被垂直反射出去;即入射角、反射角均为0.
(2)已知入射光线作反射光线
在图中画出反射光线,并标出反射角的大小。
【做法】如右图所示。
①过入射点O做反射面的垂线为法线(虚线)。
②确定入射角60°。
③过入射点和法线做反射角,使反射角与入射角相等。在反射方向上标上箭头表示方向。
(3)已知反射光线,作入射光线
在图中,OB为反射光线,请根据反射定律画出法线ON和入射光线AO。【做法】如右图所示。
①先画法线ON(垂直于镜面且用虚线表示);
②根据反射角∠BON等于入射角∠AON确定入射光线的方向,在法线右侧画出入射光线AO。
③在入射光线AO上标上箭头。
(4)已知入射光线和反射光线,确定反射面(平面镜)的位置
【做法】①先做两条光线的角平分线,此线为法线;
②做过入射点垂直法线的一条直线,该直线为平面镜的位置。
【例题1】如图所示,早晨的太阳光与水平方向成30°角射到一水平放置的平面镜上,则反射角为
______,反射光线和入射光线的夹角为______;将平面镜水平向右移,太阳光与镜面的夹角会______
(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【例题2】如图所示,在“探究光的反射规律”的实验中,平面镜M放在水平桌面上,E、F是两
块粘接起来的硬纸板,垂直于镜面且可绕ON转动。
①如图甲,若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的____方向射出,因为在光的反
射现象中光路是____的;
②如图乙,以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转,在F上____(填“能”或“不能”)看到反射光线OB,这样做的目的是___________;
③要完成本实验,除了图中出现的实验器材外,还应补充一个测量仪器是________;
④实验中为了使光线能在纸板上显示出来,方便实验研究,你该采取的操作是________;
A.向纸板喷烟或雾 B.使光束垂直纸板射到O点 C.使光束贴着纸板射到O点
探究二、光路的可逆性
【做一做】如下图所示,让入射光线FO逆着反射光线OF的方向照射到平面镜上,观察新的反射
光线的方向。发现新的反射光线会逆着原来的入射光的方向射出。
【结论】在反射现象中,光路 。
【体验】如果你在一块平面镜中看到一个同学的眼睛,那么这个同学也能否通过镜子看到你的眼
睛?
分析:如下图所示,黑箭头表示甲看到乙的光路图,红箭头表示乙看到甲的光路图。所以当你在
一块平面镜中看到一个同学的眼睛时,那么这个同学也一定能通过镜子看到你的眼睛。
【想一想】右图是关于小猫和小聪的一幅漫画。此现象说明了什么?
【答案】说明光在反射时,光路是可逆的。
【例题3】小光和小亮照同一面镜子,小光在镜子中看到了小亮的眼睛,那么( )
A.小亮无法通过镜子看到小光的眼睛
B.小亮可能会通过镜子看到小光的眼睛
C.小亮一定能通过镜子看到小光的眼睛
D.无法确定小亮能不能通过镜子看到小光的眼睛
探究三、镜面反射和漫反射
【实验】在白纸上放一块平面镜,用手电筒将光垂直射到镜面和白纸上,垂直观察是镜面亮还是白纸亮?若从侧面观察是镜面亮还是白纸亮?为什么会出现这种现象?
【现象】垂直观察时,是 亮 暗;若从侧面观察是 暗 亮(均选填“镜
面”、“白纸”)。
【分析】因为镜面很光滑,垂直入射到镜面的光被垂直反射回去,射到其他方向的光极少,从侧
面看去,基本没有光线射入眼中,所以平面镜看起来比较暗。而白纸表面粗糙,入射到白纸上的光反
射时,反射光线射到各个方向,所以从侧面看到白纸比较亮。
1. 镜面反射
一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射。这种反射叫做 反射。平静的水面、抛光的金
属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
2. 漫反射
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着 反射,这种反射叫做漫反射。我们能从各个方向
看见物体,就是因为物体发生的是漫反射。
漫反射和镜面反射都遵守光的 规律。
3. 镜面反射与漫反射的现象
(1)自行车尾灯
自行车尾灯由红色塑料制成,外表面是平面,在此塑料平面的背面上有许许多多凸起的直角锥棱
镜,相当于两个互相垂直的平面镜,这种特殊的设计能使在夜间汽车灯光照在它上面时,无论入射光
线方向如何改变,反射光线都能返回,像发光的红灯,保证了行车安全。
(2)黑板反光
有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。画出这种现象的光路。为了保护同学们的眼睛,
请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议。【分析】黑板上“反光”部分发生镜面反射,粉笔字上发生漫反射,由于“反光”部分的反射光
比漫反射的光强,所以黑板“反光”时粉笔字看不清楚。
建议:改变同学的 位置或改变黑板的 ;或者使黑板表面 些,不能发生镜面反射。
【例题4】晚上,小明在桌面上铺一张白纸,将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上,用手电筒正
对着平面镜照射,如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是_______(选填“白纸”或“平面镜”),
这是因为手电筒的光照射到其表面发生了_____ (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【例题5】下列说法正确的是( )
①光照射到书本上、衣服上时光发生了漫反射
②当入射光线彼此平行时,经漫反射后的光线彼此不平行
③电影屏幕对光的反射是镜面反射
④只有光照射到物体上发生镜面反射时,我们才能看清被照物体
A.①④B.②③ C.③④ D.①②
【精讲点拨】
1. 根据光的反射定律作图时,注意要正确画出法线。
一般情况下,题目中给出平面镜、入射光线、反射光线三者中的两个条件,来解决第三个问题。
这时就需要正确画出法线(即入射角和反射角之和的角平分线),法线用虚线表示。
2. 在描述光的反射定律时,注意语言描述:
光的反射定律时,探究的对象是“反射光线的位置关系,反射角的大小”,是先有入射(因),
后有反射(果)。一般情况下,描述为:“反射角等于入射角”;“反射光线随入射光线的改变而改
变,反射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小”等;不能说“入射角等于反射角”。
3.光垂直入射到界面时,反射光线与入射光线重合,反射角和入射角都是0°而不是90°。
【归纳整理】光遇到物体的表面时,一部分光会改变原来的方向,
①光的反射
【课堂练习】
返回到原来的物质中传播的现象。
1. 人的眼睛能看到物体是因为( )
①在反射现象中,反射光线、入射光线、
A. 人眼发出的光射到物体上 B. 物体一定是光源
光的 ②光的 和法线在同一平面内;
反射定律
C. 反物射体反射或发出的光进入人眼 D. 物体是白色的
②反射光线和入射光线分别位于法线的两侧;
2. 光在物体表面的反射情况如图所示,其中反射角等于 °,入射角等于 °,入射光线
③反射角等于入射角。
与反射光线之间的夹角等于 °。
③光路可逆:在反射现象中,光路可逆。
①一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射。
④镜面反射
这种反射叫做镜面反射。
和漫反射
②凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四
面八方反射。这种反射叫做漫反射。
3.小王同学在家里将一个平面镜放在水平桌面上,再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直的
立在平面镜上,以此来探究光的反射规律。通过测量他发现此时入射光线与平面镜成50°夹角,如图所
示,则( )
A.反射光线与镜面的夹角是40°
B.入射角增大10°,反射光线与入射光线的夹角增大20°
C.将纸板NOF向后折叠,则反射光线会消失
D.光在纸板上发生了镜面反射4.关于光的反射定律的叙述,下列说法最准确的是( )
A.入射光线和反射光线分居法线两侧,且入射角等于反射角
B.入射光线、反射光线与法线在同一平面内,且入射角等于反射角
C.反射光线、入射光线与法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线的两侧,且反射角等
于入射角
D.入射角等于反射角
5. 黑板用久后变光滑的部分容易发生镜面反射,使部分位置看不清字。当太阳光如图中情形射入,
最有可能看不清字的位置是( )
A.甲同学 B.乙同学 C.丙同学 D.丁同学
6.在较暗的教室里,把一个小平面镜粘在白纸上,然后将白纸挂在黑板上。用手电筒的光照射
白纸和平面镜。在手电筒的方向观察发现,白纸是亮的,平面镜是暗的,因为白纸发生了_______
(“镜面反射”或“漫反射”),白纸反射比平面镜反射进入人眼的光线______(“多”或“少”)。
7.光污染已成为人类身体健康和自然生态的又一环境杀手。①中秋夜晚明亮的月亮;②商场、酒
店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目;③建筑工地上射灯发出刺眼的光;④城市里建筑物亮闪闪的玻璃幕
墙。以上既是光源,又会造成光污染的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②③④
8. 在光反射的学习过程中,小明同学进行了如下实验。(1)如图甲所示,使用纸板进行实验的目的是__________;
(2)图乙中,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上下两部分会
观察到的现象是___;
A.都能看到反射光线
B.都不能看到反射光线
C.上半部分能看到反射光线,下半部分不能看到反射光线
D.上半部分不能看到反射光线,下半部分能看到反射光线
(3)由此可以得出结论:______。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?