生活中大家玩过镜子,把镜子面对着太阳,可以在墙上照出光斑,甚至光斑出现在同学脸上。可见,镜子能反射光。水面能反射光吗?粉笔盒能反射光吗?粉笔盒不发光,但大家都看见了粉笔盒,对吧?可见粉笔盒把光反射进了大家的眼睛。光在许多物体表面会发生反射现象。
把镜子面对着太阳,光斑有时出现在东墙上,有时出现在西墙上,有时出现在张三脸上,有时出现在李四背上。是不是该问问为什么呢?那么,我们应该提出一个什么问题呢?……光的反射有规律吗?有什么规律?
探究探究。如何探究?
再回想一下玩耍的经历。把太阳拿在手里,让太阳光照在挂在墙上的镜子上。太阳不由大家玩儿,手电筒大家还是能玩的。其实手电与太阳一样,都是……光源。用手电光照射挂在墙上的大镜子,从左往右照,光斑出现在右方(右方墙上);从下往上照,光斑出现在上方(上方屋顶);从左下往右上照,光斑出现在右上方。手电光照射的位置不同,光斑的位置一般也不同。
为了叙述方便,我们可以给射在镜子上的光和被镜子反射出去的光都起个名字:入射光、反射光。相应地,描述其传播方向的光线分别为入射光线和反射光线。既然光照射的位置影响光斑的位置,即影响反射光线的位置,那么大家是不是会关心光照射的位置呢?起个名字:入射点。
显然,反射光线和入射光线确定一个平面。这个平面有什么特征?保持入射点不变,让这个平面随入射光的方向的改变而改变。发现……所有平面都像是与镜面垂直,这些平面好像都经过一条直线——这条直线经过入射点且垂直于反射面。既如此,给这条直线也起个名字:法线。这样,入射光线的位置、反射光线的位置都可以用各自与法线的夹角来反映。给这两个角也都起个名字?入射角、反射角。
在这基础上,我们进行探究实验。
为了更好地观察光的传播路线,前面我们曾在空气中弄上均匀的烟或雾。这里,我们可以用在平放的镜子上立着的白纸板显示光的传播路线,让光沿着白纸板入射到镜子上,并用另一块白纸板显示反射光的位置。手电光光束太粗,可以用激光笔代替手电筒。
动手实验,记录下实验现象,分析得出实验结论:反射现象中,反射光线在入射光线和法线确定的平面内;反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。
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