探究光的反射定律
探究反射光线、入射光线与法线的位置关系，以及反射角与入射角的大小关系，并验证在反射现象中光路是否可逆。
- 时长 Time
- 30 min
- 难度 Level
- 器材 Items
- 5 件
动手做实验 · Virtual Lab
转动激光笔、描下光路、用量角器量角，再折一折纸板 F，看反射光还在不在
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
安装实验器材
把平面镜平放在桌面上，把可以沿 ON 折转的纸板 ENF 竖直立在平面镜上，再让一束激光贴着纸板 E 射向镜面上的 O 点。
第 1 步「镜」：放平面镜。
- 镜放平面镜
- 纸板立纸板
- 暗调暗环境
- 光射入激光
文字版：器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 平面镜
- 可沿 ON 折转的纸板 ENF
- 激光笔
- 量角器
- 几种颜色的笔
- 01
把平面镜平放在水平桌面上，把纸板 ENF 竖直地立在平面镜上，纸板上的直线 ON 垂直于镜面。
要点纸板不与镜面垂直时，在纸板 F 上看不到反射光。
- 02
在较暗的环境中，让一束光贴着纸板 E 沿某一个角度射到 O 点，经平面镜反射，在纸板 F 上看到反射光，用笔描出入射光 EO 和反射光 OF 的径迹。
要点光贴着纸板传播，纸板才能显示出光路。
- 03
改变入射光的方向，换用另一种颜色的笔，重做两次。取下纸板，用量角器量出 ON 两侧的 ∠i 和 ∠r，记录在表格中。
要点量角器的零刻度线与法线 ON 重合：入射角、反射角都是从法线量起的。
- 04
把纸板 F 向前折或向后折，观察纸板 F 上还能不能看到反射光。
- 05
让光逆着原来反射光的方向射到镜面上，观察反射光的方向。
现象
每次量得的反射角都等于入射角，入射角增大时反射角也增大；入射光和反射光分别在法线两侧；纸板 F 向前或向后折以后，F 上看不到反射光；光逆着原来的反射光射入时，反射光沿着原来入射光的方向射出。
结论
在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。在反射现象中，光路是可逆的。
记忆口诀
三线共面，两线分居，两角相等
反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。
01 — Principle
实验原理
光射到物体表面上时，有一部分光会被物体表面反射回去，这种现象叫作光的反射。过入射点 O 垂直于镜面的直线 ON 叫作法线，入射光线与法线的夹角叫作入射角 i，反射光线与法线的夹角叫作反射角 r。粗糙的纸板会把贴着它传播的光向各个方向漫反射，所以纸板能显示出光的传播路径；纸板 F 可以绕 ON 折转，用来检验反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
02 — Pitfalls
易错点
Q1入射角是入射光线与镜面的夹角吗？+
不是。入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角。光线与镜面的夹角是 30° 时，入射角是 90° − 30° = 60°。
Q2结论能说成「入射角等于反射角」吗？+
不能。先有入射光，才有反射光，反射角随入射角的改变而改变，是「果」。描述时要说「反射角等于入射角」，因果关系不能颠倒。
Q3实验时纸板 F 上看不到反射光，可能是什么原因？+
最常见的原因是纸板没有与镜面垂直：这时法线不在纸板上，反射光不会贴着纸板 F 传播。另外，入射光没有贴着纸板射入，纸板上也显示不出光路。
Q4纸板 F 折转后看不到反射光，是不是反射光消失了？+
没有消失。反射光仍在入射光线和法线所在的平面内，只是折转后的纸板 F 不在这个平面里，显示不出来。这正说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
Q5光垂直射到镜面上时，反射角是多少？+
入射光与法线重合，入射角是 0°，反射角也是 0°，反射光沿原路返回。
03 — Practice
典型例题
例 1
一束光与镜面成 30° 角射到平面镜上，反射角是（ ）
例 2
入射光线与反射光线的夹角是 80°，入射角是（ ）
例 3
保持入射点不变，入射角增大 10°，反射光线与入射光线的夹角（ ）
例 4
实验中把纸板 F 向后折，在 F 上看不到反射光，这说明（ ）
04 — In Life
生活中的应用
两次反射
潜望镜
两块平行放置、与管子成 45° 的平面镜，把从高处射来的光反射两次，送进人的眼睛，在战壕、潜艇里就能看到外面的情况。
互相垂直的反射面
自行车尾灯
尾灯里是许多互相垂直的小反射面，汽车灯射来的光经过两次反射，沿着原来的方向反射回去，司机就能看见前面的自行车。
原路返回
测量月地距离
宇航员在月球上放了角反射器，地面发出的激光射到它上面后沿原路返回，测出往返的时间，就能算出地月之间的距离。
05 — Safety
安全提示
- 激光笔不能对着眼睛照射，也不要照射到别人的脸上。
- 在较暗的环境中实验，便于观察光路；平面镜轻拿轻放，不要用手摸镜面。
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