實(shí)驗(yàn)03 探究光的反射定律實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三、探究光的反射定律【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚禾骄抗獾姆瓷湟?guī)律。【試驗(yàn)器材】：平面鏡1個(gè)。激光筆1個(gè)，帶刻度的硬紙光屏1個(gè)，水槽一個(gè)，支架1對(duì)，夾子1個(gè)。【實(shí)驗(yàn)步驟】：按要求組裝器材。將平面鏡水平放置，然后把一塊標(biāo)有刻度的白色硬紙板豎直放置在平面鏡上；用激光筆射出一束激光，用筆記下入射光線和反射光線的位置，并在刻度光屏上讀出入射角和反射角的度數(shù)，記錄在表格中。重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。改變?nèi)肷涔獾姆较颍鄿y(cè)幾組入射角和發(fā)射角，并將有關(guān)數(shù)據(jù)填入下表。將光屏向前或向后折，觀察反射光線。整理器材?！緦?shí)驗(yàn)記錄】：次數(shù)入射角i反射角r123【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】：1、在反射現(xiàn)象中，.入射光線、反射光線、法線一在同一平面內(nèi);2、 .入

2、射光線和反射光線分居法線兩側(cè);3、 反射角等壬入射角?！緦?shí)驗(yàn)補(bǔ)充】：1、以法線ON為軸，將硬紙板的B面向后旋轉(zhuǎn)，這時(shí)在B面上觀察不到反射光線，證明三線共面；通 過比較入射角和反射角的大小關(guān)系可以證明反射角等于入射角；反射光線和入射光線對(duì)稱，并且對(duì)稱還意 味著分居法線兩側(cè)。2、反射定律是用來確定反射光線位置的，對(duì)應(yīng)每一條確定的入射光線而言，反射光線是唯一的。3、如果光線垂直射向平面鏡，入射角為0o,反射角為0。，入射光線、反射光線、法線重合。【考點(diǎn)方向】：光的反射定律是：“共面”、“兩側(cè)”、“等角”、“可逆”。1、顯示光路：光屏表面粗糙，可以通過漫反射顯示光的傳播徑跡，操作時(shí)要求入射光線要貼著光

3、屏 入射；也可以通過煙霧等手段顯示光路。2、 驗(yàn)證共面：光屏 可折轉(zhuǎn)的作用是驗(yàn)證反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi) （三線共面）。 將光屏折轉(zhuǎn)后不能觀察到反射光線，這說明 反射光線、入射光線和法線在 同一平面上。3、 探究等角：要 改變?nèi)肷浣牵ɑ蛉肷涔饩€的方向）多次測(cè)量 ，探求規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性 。 注意反射角和入射角都是光線與法線 的夾角，不是光線與平面鏡的夾角。4、光路可逆：光的直射、反射、折射都具有可逆性。5、如果想探究反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)，應(yīng)如何操作？將紙板沿中軸ON向后折，觀察在紙 板B上是否有反射光線。6、如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會(huì)發(fā)現(xiàn)反射光線沿著

4、OE方向射出，這表明：在反射現(xiàn)象中，光 路是可逆的7、理想模型法：用帶箭頭的直線表示光的傳播路徑和方向。8、量角器的作用：測(cè)量反射角和入射角的大小9、從紙板不同方向都能看到光的傳播路徑原因是：光在紙板上發(fā)生了漫反射。10、多次改變?nèi)肷浣谴笮〔⑦M(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的：保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。人射光線人射光線F反罪光戲【創(chuàng)新母題】：利用如圖裝置進(jìn)行探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn).平而鏡（1）讓一束光貼著紙板A沿EO方向射向鏡面，在紙板B上可看到光線沿OF方向射出，在紙板上用筆描出光線EO和OF的軌跡，則EO與垂直鏡面的直線ON的夾角i是.（填“入射角”或“反射角”），如果讓一束光從A沿FO方向射向鏡面，在紙板B

5、上可以看到光線沿 方向射出，由此可以證 明。多次改變?nèi)肷浣堑拇笮?，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表.序號(hào)/i/r130302454535050分析數(shù)據(jù)可得:反射角(填“大于”“小于”或“等于”)入射角：當(dāng)入射角變大時(shí)，光線OF(填遠(yuǎn) 離”或“靠近”)直線ON. 在上一步操作中多次改變?nèi)肷浣堑拇笮～@得多組數(shù)據(jù)的目的是：。 以直線ON為軸線.把紙板B向前或向后折，在紙板B上(填“能”或“不能”)看到反射光線OF， 由此說明反射光線、入射光線與法線在(填“同一”或“不同”)平面內(nèi). 實(shí)驗(yàn)中，從教室各個(gè)方向都能觀察到粗糙紙板表面反射的光線，這種反射屬 (填“鏡面反射” 或“漫反射”)，其中選擇粗糙紙板的目的 。粗心

6、的小明在實(shí)驗(yàn)中，記錄的其中一組入射角和反射角度數(shù)分別為30和60，與光的反射規(guī)律不符， 請(qǐng)你指出其中的原因：?！敬鸢浮浚喝肷浣牵籓E；光路是可逆的；等于；遠(yuǎn)離；避免實(shí)驗(yàn)偶然性，得出普遍規(guī)律。不能； 同一；漫反射；通過漫反射更清晰地顯示光傳播的路徑。錯(cuò)把反射光線和鏡面之間的夾角看作反射角?！窘馕觥浚篍O為入射光線、垂直鏡面的直線ON為法線，EO與ON的夾角i是入射角；光路是可逆的。分析表中的數(shù)據(jù)可知，反射角等于入射角；當(dāng)入射角變大時(shí)，反射角也變大，故光線OF遠(yuǎn)離法線ON；多次改變?nèi)肷浣悄艿贸龆嘟M數(shù)據(jù)，可以避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，更能得出光反射的普遍規(guī)律。把紙板B向前或向后折時(shí)，在紙板B上不能看到反射光

7、線OF，說明反射光線、入射光線與法線在同 一平面內(nèi)；從教室各個(gè)方向都能觀察到粗糙紙板面反射的光線，這種反射屬于漫反射；粗糙的紙板能通過漫反射 更為清晰地顯示光的傳播路徑，便于實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)量。反射角與入射角不是相等而是互余的關(guān)系，說明錯(cuò)把反射光線和鏡面之間的夾角看成反射角了。練習(xí)1：(2019蘇州)“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示平面鏡放在水平桌面上，標(biāo)有刻度(圖 中未畫出)的白色紙板A8CD，能繞垂直于CD的ON軸翻轉(zhuǎn)，在紙板上安裝一支可在紙板平面內(nèi)自由移動(dòng) 的激光筆。 實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將紙 放置于平面鏡上移動(dòng)激光筆，使入射光束繞入射點(diǎn)O沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，可 觀察到反射光束沿 時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

8、移動(dòng)激光筆，使入射角為45，測(cè)得反射角也為45.由此就得出“光反射時(shí)，反射角等于入射角”的結(jié) 論你認(rèn)為有何不妥之處？ ；如圖乙所示，將紙板右半部分繞ON向后翻轉(zhuǎn)任意角度，發(fā)現(xiàn)紙板上均無反射光束呈現(xiàn)。此現(xiàn)象說明 了： ; 在圖甲中，若將紙板(連同激光筆)繞CD向后傾斜，此時(shí)反射光束。A.仍在紙板上呈現(xiàn) &被紙板擋住 C.在紙板前方【答案】：垂直；順；(2) 一次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論具有偶然性；(3)反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；C。【解析】：白色紙板ABCD應(yīng)垂直放置于平面鏡上，這樣反射光線才可以在硬紙板上呈現(xiàn)；如圖甲，移動(dòng)激光筆，使入射光束繞入射點(diǎn)O沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則入射角增大，反射角也增

9、大，則反射 光線會(huì)遠(yuǎn)離法線，即反射光線將會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；因?yàn)橐淮螌?shí)驗(yàn)具有有很大的偶然性，所以不能只由一組數(shù)據(jù)就得出結(jié)論，應(yīng)改變?nèi)肷浣堑亩葦?shù)進(jìn)行多 次實(shí)驗(yàn)。如圖乙所示，將紙板右半部分繞ON向后翻轉(zhuǎn)任意角度，發(fā)現(xiàn)紙板上均無反射光束呈現(xiàn)。此現(xiàn)象說明了反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);（4）在圖甲中，若將紙板（連同激光筆）繞CD向后傾斜，而法線始終垂直于平面鏡，則反射光線、入射 光線、法線所在的平面也垂直于平面鏡，所以可知反射光束在紙板前方，故應(yīng)選C。練習(xí)2：（2019懷化）如圖是探究光的反射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中ABCD是白色硬紙板制成的光屏，并能沿ON折轉(zhuǎn)，ON垂直于CD。1234AI捅30構(gòu)疽

10、世反射值4ir5IT（1） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將光屏 放置在平面鏡上，讓一束光緊貼光屏射向平面鏡上的O點(diǎn)，可在光屏上看到 反射光線.如圖甲所示;將光屏右半部分向后折轉(zhuǎn)一定角度，光屏上看不到反射光.如圖乙所示，說明反射光線、 人射光線與法線在。（2） 從甲圖可以看出反射光線與入射光射分居 兩側(cè)。（3） 從表格記錄的數(shù)據(jù)分析時(shí)得： （答出一個(gè)結(jié)論即 可）?！敬鸢浮浚海?）豎直（垂直）；同一平面內(nèi)；（2）法線；（3）反射角等于入射角【解析】：（1）為了便于觀察，實(shí)驗(yàn)中需要將光屏垂直放置在平面鏡上；將光屏右半部分折轉(zhuǎn)一定角度后，看不到反 射光線，說明反射光線、入射光線與法線在同一平面內(nèi)。（2）由圖可知，反射光線

11、與入射光射分居在法線兩側(cè)。（3）從表格記錄的數(shù)據(jù)分析可知，反射角等于入射角。練習(xí)3： （2019常德）在探究光的反射定律時(shí)，小波將一塊平面鏡放在水平桌面上，再把一塊紙板分E、F 兩個(gè)面）垂直放置在平面鏡上，如圖甲所示。（1）圖甲中，E、F在同一平面上，讓光線沿紙板E上的AO射向鏡面，則在紙板F上得到沿OB的反射光 線，測(cè)得AO、OB與法線的夾角均為40，于是小波得出結(jié)論：反射角等于入射角。你認(rèn)為小波得出結(jié)論的過齒（選填“合理”或“不合理”），原因是。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，若將紙板傾斜（即紙板與平面鏡不垂直），如圖乙所示，讓光線仍貼著紙板沿AO方向 射向鏡面，此時(shí)反射光線與入線（選填“在”或“不在

12、”）同一平面內(nèi)，紙板上（選填“能”或“不能”）看到反射光線。【答案】：（1）不合理； 實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論不具有普遍性。（2）在； 不能?！窘馕觥浚海?）據(jù)題意可知，此實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)就得出結(jié)論，由于實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，結(jié)論具有偶然性，不具有普遍性， 所以不合理；（2）紙板與鏡面垂直時(shí)，法線在紙板上，法線與鏡面垂直，入射光線、法線、反射光線在同一平面內(nèi)，如果紙 板與平面鏡不垂直，則法線不在紙板上，入射光線沿紙板照射后，反射光線也不在紙板上，則我們?cè)诩埌?上看不到反射光線；此時(shí)雖然看不到反射光線，但反射光線和入射光線、法線仍然在同一平面內(nèi)。練習(xí)4：（2018烏魯木齊）在探究光的反射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)

13、計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：將平面鏡放在水 平桌面，硬紙板豎直地立在平面鏡上，硬紙板上的直線ON垂直于鏡面，右側(cè)紙板可繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）如圖甲，當(dāng)硬紙板在同一平面上，使一束光貼著紙板沿某一方向射到O點(diǎn)，經(jīng)平面鏡反射，沿另一個(gè) 方向射出。當(dāng)入射光EO向ON靠近的過程中，發(fā)現(xiàn)反射光OF （選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）ON-為了 精確探究反射規(guī)律，除了圖中的器材，還需要刻度尺、和。（2）如圖乙，保持左側(cè)紙板和入射光的位置不變，將右側(cè)紙板繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)在右側(cè)紙板上不能看到反 射光，由此可以得出反射光線、入射光線和法 的結(jié)論。【答案】：（1）靠近；筆；量角器；（2）在同一平面內(nèi)?！窘馕觥浚海?）根據(jù)入射角的變化和

14、反射角的變化而得出結(jié)論；為了精確探究反射規(guī)律，除了圖中的器材，還需量出 角度，記錄數(shù)據(jù)，要刻度尺、筆和量角器；（2）硬紙板可以顯示光路，將右側(cè)紙板繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)，反射光線將會(huì)消失，所以證明了反射光線、法線、入 射光線在同一平面內(nèi)。解：（1）光反射時(shí)，反射角大小等于入射角，若將EO向ON靠近，則OF靠近ON；為了精確探究反射規(guī)律，需要測(cè)量角度，記錄數(shù)據(jù)，列出表格，故除了圖中的器材，還需要刻度尺、筆和量角器；（2）實(shí)驗(yàn)中使用可折轉(zhuǎn)的硬紙板，除了能呈現(xiàn)光路外，將右側(cè)紙板繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)在右側(cè)紙板上不能看 到反射光，由此可以得出反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)的結(jié)論。練習(xí)5：（2018杭州）為探究光的

15、反射規(guī)律，小金進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。（1） 當(dāng)入射角為40時(shí)，反射角為。（2） 小金將紙板F繞垂直于鏡面ON向后轉(zhuǎn)動(dòng)，在紙板F上還能看到反射光嗎？ 。請(qǐng)分析原因：。（3） 若使入射光線與平面鏡的夾角為30，那么反射光線與入射光線的夾角為：?！敬鸢浮浚海?）40；（2）不能；入射光線、反射光線、法線在同一平面內(nèi)；（3）120?！窘馕觥浚海?）如圖：反射角等于入射角，都為40。（2）由光的反射定律可知：入射光線與反射光線在同一平面內(nèi)，則她將紙板B向后折不能接收到反射光線;（3）一條光線與平面鏡的夾角為30，那么入射光線與法線間的夾角，即入射角為90 - 30=60；由光的反射定律知；反射角等于入射角

16、為60，反射光線與入射光線的夾角為60+60=120。練習(xí)6： （2018淄博）小明利用下圖中的實(shí)驗(yàn)裝置探究光的反射規(guī)律。紙板ENF是用兩塊紙板E和F連接 起來的，可繞ON折轉(zhuǎn)。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，把平面鏡放在桌面上，為了使入射光和反射光的徑跡同時(shí)顯示在紙板上，應(yīng)把紙板ENF與平面鏡 放置，圖中的入射角是度。（2）多次改變?nèi)肷涔獾姆较?，總能在紙板上觀察到入射光平面鏡和反射光的徑跡，由此小明得出結(jié)論：在反射現(xiàn)象中，反射光線，入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。小明得出結(jié)論的過程是否合理，說明理由：。（3） 若讓一束光沿BO方向射向平面鏡，反射光沿方向射出?！敬鸢浮浚?）垂直；40 （2）不合理；沒有前后移動(dòng)

17、紙板BNF ； （3）OA【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，把平面鏡放在桌面上，為了使入射光和反射光的徑跡同時(shí)顯示在紙板上，應(yīng)把紙板 ENF與平面鏡垂直放置，圖中，入射光線與鏡面的夾角是50，則入射角是40；（2）小明得出結(jié)論的過程 不合理，理由是：要探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)，應(yīng)將紙板BNF前后折一下，觀察 紙板上是否有反射光線的徑跡；（3）根據(jù)光路的可逆性，若讓一束光沿BO方向射向平面鏡，反射光沿OA 方向射出。練習(xí)7：（2018福建）如圖是“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，其中ABCD是白色硬紙板制成的光屏，并 能沿ON折轉(zhuǎn)，ON垂直于CD。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456入射角60504030200反射角60504060200（1） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將光 放置在平面鏡上，讓一束光緊貼光屏射向鏡面上的O點(diǎn)，可在光屏上看到反 射光，如圖甲：將光屏右半部分向后折轉(zhuǎn)任意角度，光屏上都看不到反射光，如圖乙，說明反射光線、入 射光線與法線在。（2） 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如上表，其中有一組數(shù)據(jù)測(cè)錯(cuò)了，