八上物理探究光的反射规律讲解（光的反射规律的理解）

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光速和光的应用

光速

光在单位时间内通过的路程叫光速。光在不同介质中传播速度不同。光在真空中速度最大，目前还没有发现比真空中的光速更大的速度值（如果发现，现今的许多理论会得到进一步发展）。通常把真空中的光速表示为：c=3.0×108m/s。光在空气中的速度近似等于真空中的，在水中的速度约为真空中的3/4，在玻璃中的速度约为真空中的2/3。

在涉及到光速的计算时，要注意是否存在往返的问题，如一束光照射向月球，仅计算到达月球表面的时间与包含返回的时间肯定是不同的。

光的应用

光不仅能够传递信息，也能够传递能量。交通规则中的“红灯停、绿灯行”就包含着通过光来传递信息。利用激光来焊接金属、在阳光下取暖都是光能够传递能量的应用。

光的反射

光的反射及几个名词的定义

当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。

我们能够看到本身不发光的桌子、书籍、文具等等都属于光的反射现象。光的反射现象是有规律的，遵循光的反射规律。

要了解光的反射规律需要先知道几个名词。

光线：用来表示光的传播路径和方向的直线。

在几何光学中，认为光沿直线传播，所以光线是直的，由于光有方向，因此光线是带箭头的。在光路图中AB和BA是两条方向相反的光线。光是客观存在的，而光线是假想的，是为了表示光的传播路径和方向才被创造出来的。

法线：通过光的入射点且垂直于反射面的直线。

法线是为方便研究而引入的一条假想的线。法线就像法律一样，反射光线、入射光线以及折射光线之间的关系都以法线为标准进行。

光的反射实验图

例图中ON为法线，EO为入射光线，OF为反射光线。

入射光线与法线的夹角叫入射角，用i表示；

反射光线与法线的夹角叫反射角，用r表示。

要注意在例图中∠EON为入射角，∠FON为反射角。由于法线是不存在的，这两个角在实际实验时是看不到的，我们能够看到的是光线与平面镜的夹角。这里要注意入射光线与平面镜的夹角与入射角是互余的关系，反射光线与平面镜的夹角与反射角也是互余的关系。

光的反射规律

光的反射遵循光的反射规律。光的反射规律内容是：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线与入射光线分居在法线两侧；反射角等于入射角；光路是可逆的。可以简记为“三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆”或者“共面、异侧、等角、可逆”。

光的反射规律的理解:

光的反射规律是在告诉我们反射光线的位置。在数学中，两条直线确定一个平面。“三线共面”说明反射光线就在入射光线和法线构成的平面内。“两线分居”进一步把反射光线确定在法线的非入射光线的一侧。“两角相等”则确定了反射光线的唯一位置。

“两角相等”既可以静态分析，即如果入射角是某个确定数值，反射角也是这个数值。也可以动态分析，即反射角的度数随着入射角的变化而变化，入射角增大，反射角也增大，入射角变化多少度，反射角也变化相同的度数。

光路可逆是光的特点，无论是在光的反射还是折射里都有这个特点。即上例图中如果光线沿FO射入，则FO为入射光线，则OE必为反射光线。

光的反射规律的验证

验证光的反射规律需要做实验。

实验目的：验证光的反射规律

实验器材：平面镜、激光笔、可折转的纸板、量角器等

实验过程：

1.纸板垂直立放在平面镜上，纸板B与纸板A在同一平面上，两个纸板的界线为法线ON。

2.用激光笔在纸板A的某一位置发射激光射向入射点O，观察到在纸板B上出现反射光线。分别记下反射角和入射角的度数。然后改变入射角的数值重复实验。从而得出：反射光线与入射光线分居在法线两侧；反射角等于入射角。

3.让光线从EO射入，在纸板B上得到反射光线OF，然后把纸板沿法线ON向后偏折，在纸板B上看不到反射光线，当把纸板B重新返回到与纸板A同一平面时，又重新观察到反射光线从而得出：反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

4.让光线从FO射入，在纸板A上看到光线沿OE射出，验证：光路可逆。

实验中要注意几个问题：

1.如果把纸板AB倾斜，沿EO射入的光在纸板B上得不到反射光线的原因是反射光线不存在吗？

反射光线当然存在，只不过反射光线在入射光线和法线所构成的平面内，由于法线是垂直于平面镜的，所以反射光线所在的平面也是垂直于平面镜的，现在纸板倾斜，纸板所在的平面不是反射面，在纸板上得不到反射光线。

2.得出的反射角与入射角数值不等是怎么回事？

如果数值超出误差范围，出现反射角与入射角不等，那么很可能是把反射光线与界面的夹角错误当成反射角了。这种情况下得到的反射角与入射角就不是相等而是互余的关系了。

3.结论可以是入射角等于反射角吗？

不可以。这里涉及到逻辑关系。先由入射角后有反射角，或者先有入射光线后有反射光线。只能说反射角等于入射角，不能说入射角等于反射角；就如同只能说儿子长的像爹，不能说爹长得像儿子。

4.只做一次实验就得出结论可以吗？

不可以，由于实验次数太少，结论不具有普遍性。

5.纸板为什么要用粗糙的？

粗糙的纸板上会发生光的漫反射，从而在实验时方便我们从周围观察。关于反射的两种类型：镜面反射和漫反射我们下次接着讲。

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