一、光的反射定律
用激光笔发出一束光线射在平面镜上,引导学生观察一点、两角、三线。教师在黑板上画出反射图,如图1,熟悉与光的反射有关的几个术语。
图1
入射点(O):入射光线与镜面上的接触点;
入射光线:射向平面镜的光线;
反射光线:射出平面镜的光线;
法线(ON):通过入射点且垂直于镜面的直线;(提示:法线是为了研究问题方便而引入的辅助线,本身并不存在,所以法线用虚线表示,一定要与光线的画法区分开。)
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。
紧接着对光的反射规律进入探究阶段。
1.提出问题
光在反射时遵循什么规律?也就是说,反射光线沿什么方向射出?
2.设计实验和进行实验
学生分组实验研究光的反射,其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面,用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径。
(1)按图2甲所示,先使E、F成为同一平面,使入射光线沿纸板射向镜面上的O点,观察从镜面反射的光线的方向;
图2甲
(2)改变入射光线的方向,观察反射光线的方向怎样改变;
(3)按图2乙那样,把纸片F向前折或向后折,F上还能看到反射光线吗?
图2乙
(4)探究反射角和入射角的关系可采取如图2丙所示的实验装置。
图2丙
①将一张白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上,在白纸中间画出直线ON作为法线;在ON的一侧,画几条角度不同的直线OA、OA1、OA2;
②让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿OA、OA1、OA2射向镜面,观察反射光线;
③分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B、B1、B2,用刻度尺画出直线分别将OB、OB1、OB2连接起来;
④再用量角器量出反射角(r)和入射角(i)的大小,并记录角的大小进行比较。
⑤使光线分别沿OB、OB1、OB2射向镜面,观察每条反射光线的方向。
3.分析和论证
(1)上述步骤1和2可看到E和F在一个平面内时有反射光线,且反射光线随着入射光线的改变而改变。
(2)按步骤3把纸片F向前折或向后折,学生将观察不到反射光线。
(3)从步骤4的①-④可看出反射角等于入射角。
(4)从步骤4的⑤可看出反射时光路是可逆的。
4.得出结论
师生共同分析总结出光的反射定律
①反射光线与入射光线、法线在同一平面内;
②反射光线和入射光线分居法线的两侧;
③反射角等于入射角。
说明:(1)光的反射定律可概括为十二个字:三线共面,法线居中,两角相等。
(2)反射定律的反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角,因为先有入射,后有反射;入射在前,反射在后;入射是因,反射是果。
(3)在反射时,光路是可逆的。
5.交流与评估
(1)若入射光线向法线靠拢,即入射角减小时,反射光线会有什么变化,即反射角有什么变化?
(2)当入射光线与法线重合时,即入射角为零,反射光线会有什么变化,即反射角有什么变化?
(3)老师拿一块平面镜,通过平面镜看到了一位学生的眼睛,这位同学一定能通过平面镜看到老师的眼睛。老师这样判断有什么依据?同座位的两个学生可以通过平面镜验证一下。