光的反射和折射(教师版)

1光的反射和折射教师版一、光的反射1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。2、反射定律：三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。入射角增大，反射角也增大。反射光路是可逆的，入射角和反射角是入射光线和反射光线和法线的夹角，不能写成入射角等于反射角（因为先有入射光线才有反射光线的），反射定律适用于任何反射面，包括曲面，但是初中阶段只讨论平镜面反射。N：法线入射线反射线3、分类：⑴镜面反射：定义：射到物面上的平行光反射后仍然平行条件：反射面平滑。应用：迎着太阳看平静的水面，特别亮。黑板“反光”等，都是因为发生了镜面反射⑵漫反射：定义：射到物面上的平行光反射后向着不同的方向，每条光线遵守光的反射定律。条件：反射面凹凸不平。应用：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。乐点：看电影时，从各个角度都能看见银幕上的画，是因为银幕产生了光的漫反射。乐点：用手电筒同时斜射在一面镜子和一张灰色纸上，观察发现灰纸亮。这是因为纸产生漫反射，从各个方向都能看到部分反射光线；而镜子发生镜面反射，只有特定的角度才能看到反射光，其他方向是没有反射光的练习：☆请各举一例说明光的反射作用对人们生活、生产的利与弊。⑴有利：生活中用平面镜观察面容；我们能看到的大多数物体是由于物体反射光进入我们眼睛。乐点：反射、凸透镜：人是怎样看见物体的？古人很早就思考过这个问题，提出过一些猜测。有人认为是眼睛发出光线，这些光线碰上物体，人才看见那些物体。还有人认为眼睛发出触须那样的东西，通过触摸而看到物体。这些看法都是错误的，但它说明人的认识是不断进步的。公元11世纪，阿拉伯科学家伊本？海塞本纠正了上述看法。他认为光线是从火焰或太阳发出，射到物体上，被物体反射后进入人眼，人因此而看到物体。2现在我们知道，人眼就好像一架照相机。当发光物体发出的光或不发光物体反射的光进入眼睛，通过眼睛的折光部分在眼的视网膜上形成物体倒立的像，然后通过神经系统传到大脑，产生视觉，人就看到了物体。⑵有弊：黑板反光；城市高大的楼房的玻璃幕墙、釉面砖墙反光造成光污染。☆把桌子放在教室中间，我们从各个方向能看到它原因是：光在桌子上发生了漫反射。4、面镜：⑴平面镜：乐点：一模一样（打一物理过程）———平面镜成像成像特点：等大,等距,垂直,虚像①像、物大小相等②像、物到镜面的距离相等。③像、物的连线与镜面垂直④物体在平面镜里所成的像是虚像。成像原理：光的反射定理作用：成像、改变光路（潜望镜）。实像和虚像：实像：实际光线会聚点所成的像虚像：反射光线反向延长线的会聚点所成的像⑵球面镜：定义：用球面的内表面作反射面。性质：凹镜能把射向它的平行光线会聚在一点；从焦点射向凹镜的反射光是平行光应用：太阳灶、手电筒、汽车头灯定义：用球面的外表面做反射面。性质：凸镜对光线起发散作用。凸镜所成的象是缩小的虚像应用：汽车后视镜乐点：汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜而不是平面镜或凹镜，是利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安全。二、光的折射1、定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化；这种现象叫光的折射现象。2、光的折射定律：三线同面,法线居中,空气中角大,光路可逆⑴折射光线，入射光线和法线在同一平面内。⑵折射光线和入射光线分居于法线两侧。⑶光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。光从空气垂直射入（或其他介质射出），折射角=入射角=0度。凹面镜凸面镜3AB图甲60O3030ABMNEFＣOMABＡ＇图乙3、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置高练习：☆池水看起来比实际的浅是因为光从水中斜射向空气中时发生折射，折射角大于入射角。☆蓝天白云在湖中形成倒影，水中鱼儿在“云中”自由穿行。这里我们看到的水中的白云是由光的反射而形成的虚像，看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的虚像。【典型例题】【例1】如图甲所示，A、B两点在平面镜前，现在要使A点发出的光线经平面镜反射后通过B点，试用作图法求出光线射到平面镜上的入射点。解：先根据平面镜成像的规律找出A点在镜中的像，如图乙所示，过A点作镜面的垂线，交镜面于M点，并延长至A＇使A＇M＝AM，则A＇点为A的像，连接A＇B交平面镜反射面于O，则O点就是光线射到平面镜的入射点。【例2】如图所示MN是空气和玻璃的分界面，一束光线射到MN面O处时发生反射和折射现象，则入射角、折射角各是多少？MN的右方是什么物质？riri不同介质对光的折射作用是不同的。当光从光疏介质斜射到光密介质的时候，入射角要大于折射角；当光从光密介质斜射到光疏介质的时候，入射角要小于折射角。记忆方法：对空气、水和玻璃，空气中的角水中的角玻璃中的角，这里的角可以指入射角或折射角。反射线iir折射线玻璃空气入射线反射线iir折射线玻璃空气入射线4ss＇解：过O点作MN的垂线EF即法线，根据光的反射定律可知：AO、OB和OC分别是入射光线、反射光线和折射光线，则入射角∠AOE=60°，折射角∠COF=30°。因为折射角小于入射角，所以光是从空气斜射入玻璃，故MN的右侧是空气。【例3】在杯子里放一枚分币，移动杯子，使眼睛刚好看不到分币为止，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢向杯里倒水，随着水面的升高将看到什么现象？为什么？解：开始注水入杯时，将看不见硬币，当水面升高到一定高度时，分币又能够看见了。如图，当倒入水以后，分币上一点S发出的光线射向水面时，在水面升高到一定高度时，从S点发出的光线经水面折射后能够从杯的边缘射出，而且恰好又能射到人的眼里，这时人眼就可以看得见分币。人眼看到的S＇点比S点的位置高，所以人看到水中分币的像在分币的上方。【例4】图中的两架敌机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光路图作图确定哪架是实际飞机。解析：空中飞机发出的光从空气射到水面处发生光的折射，折射光线射入水中并向该发现靠拢进入观察口，人眼逆着折射光线看去，好像是从A’飞机射出，A’飞机是A飞机的虚像，所以下面A飞机是实际飞机。【例5】在下图中画出物体ABC在平面镜中所成的像。分析：根据平面镜成像时，像与物体对镜面相互对称作图。解答：用轴对称方法先分别作出A、B、C三点的像A'、B'、C'，再根据像是正立的、等大的虚像用虚线连结三点即可，如图所示。A’A5【例6】关于光的反射，下列说法正确的是（B）A．当入射光线与反射面的夹角为20°时，反射角也为20°B．入射光线靠近法线时，反射光线也靠近法线C．入射角增大5°时，反射光线与入射光线的夹角也增大5°D．镜面反射遵守光的反射定律，漫反射不遵守光的反射定律【例7】图1是研究平面镜成像特点的实验装置，A为玻璃板，B为点燃的蜡烛，C是和B完全相同但未点燃的蜡烛。我们在玻璃板中看到B的像是因光的所形成的虚像。当把C移到B的像所在的位置时，无论怎样沿水平桌面移动蜡烛C都不能使C与B的像完全重合，最有可能的原因是。眼睛透过玻璃板看见的“蜡烛C”实际上是（选填“光的反射所形成的虚像”、“光的折射所形成的虚像”或“蜡烛C本身”）。图1答案：反射；玻璃板没有与桌面垂直；光的折射所形成的虚像。【例8】如图2所示，画中人出现了错误判断，以下四幅光路图中，能正确说明产生这一现象原因的是（D）【例9】如图1所示，AB为一条从空气射向玻璃与空气界面时的一条反射光线，请你完成光路并指出入射角、反射角和折射角（入射角、反射角要准确，折射光线画出大致方向）。6BA空气玻璃图1解析：本题综合反射和折射的知识。要画反射现象的光路，根据平面镜成像特点，先找出虚像位置可使问题简化，此处无光源，无虚像，可在反射光线的反向延长线上虚拟一个虚像，再找出对应的虚拟的物，问题就解决了，在作出了反射光路基础上，再根据折射规律画出折射光线。答案：将反射光线反向延长，在延长线上任取一点S，过S作界面垂线交界面于O点，截取OSOS。连接SA、SA就是入射光线，过A作直线垂直界面即为法线，然后过A点作出折射角比入射角小的折射光线AC。如图2所示，SAN为入射角；NAB为反射角；ACN为折射角。图2方法提炼：作光路图时，有时虚拟一个物体的像可使解题过程简便，在折射现象里，光从空气（或真空）到介质，入射角大于折射角，光从介质到空气（或真空），入射角小于折射角，（入射角为0°时，入射角等于折射角）。【例10】有一光源放在平面镜前，经平面镜得到两条反射光线，如图3所示，根据平面镜成像特点，确定光源S的位置并完成光路图。图3解析：要找到光源位置，根据平面镜成像特点，找到像的位置根据对称性就能求出光源位置，而像的位置可由反射光线反向延长得到。答案：反向延长两条反射光线交于S，S是S的像，过S作直线垂直于平面镜交平面镜于O点，截取SOOS找到S点，如图4所示，S即为所求的光源位置，再将光源与两条反射光线连接起来完成光路图。7SOS′图4易错分析：解此题是用的一种逆向思维方法，虽逆向思维，还是离不开平面镜成像特点。这类反射光路问题，简便的方法就是找到虚像，再根据平面镜成像特点作图。若直接根据光的反射定律作图也可，但要繁琐许多。【例11】如图5所示，用自制的针孔照相机观察烛焰，有以下四种说法，其中正确的有（ABD）A.薄膜上出现的像是倒立的B.薄膜上的像可能是缩小的也可能是放大的C.保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动薄膜，烛焰的像更明亮D.保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动薄膜，烛焰的像变小图5解析：针孔照相机的针孔很小，烛焰上部的光通过小孔直射到薄膜下部，烛焰下部的光通过小孔直射到薄膜的上部，成的像是倒立的，烛焰和薄膜离小孔的距离不同，像可以是缩小的，也可以是等大或放大的，保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉薄膜，像距变大，像也变大，但像变暗，向前推动薄膜，像距变小，像变小，像就更明亮些。拓展延伸：对本题如果分析不全，很容易漏选D，对针孔照相机，要弄懂其原理，原理弄懂了，关于它的各种说法就能辨别真伪了。【例12】为什么从圆形玻璃鱼缸的上方看水显得浅？从旁边看鱼显得大？把鱼缸放在阳光下，为什么鱼缸的影子里有个较亮的光斑？解析：要学会联想法，鱼缸中间凸起，使我们想到鱼缸相当于一个凸透镜，用凸透镜解释缸中鱼变大，在太阳下有光斑就不困难了。答案：从鱼缸上方看鱼缸，鱼缸底上的光通过水射向空气发生了折射，故看起来显得浅；从旁边看，凸形的水相当于一个凸透镜，金鱼游到鱼缸边附近时，处在这个凸透镜的焦点之内，凸透镜起放大镜的作用，我们实际上看到了金鱼的放大的虚像，鱼缸在太阳光下相当于一个凸透镜，对太阳光有会聚作用，会聚点处形成一个较亮的光斑。找出规律：凡是联系实际的题，我们要善于将实际情况与一些物理模型进行对比，看它是否符合某一物理模型的特征；找到了物理模型，就能用物理原理来解释现象了。【例13】如图6所示，OC，OD是光从空气射入玻璃发生折射的光的传播路线，EF是空气与玻璃的分界面，N为法线，图中A侧物质是，B侧物质是，入射角是8，折射角是；在图中标出光线方向并画出反射角。EBADC50°N65°FN′O图6解析：当光从空气射入玻璃时，入射角大于折射角，OC与法线的夹角是50°，OD与法线的夹角是25)6590(，所以较小的角NDO为折射角，因此可判断A侧物质是玻璃，B侧物质是空气，入射角为50°，折射角为25°，由反射定律知反射角等于入射角等于50°。答案：玻璃；空气；50°；25°光路图如图7所示。DABCNF65°50°EN′50°O图7方法提练：本题找出哪是玻璃哪是空气是解题的关键，可以用假设法也可用分析法解本题。例如假设DO是入射光线，则入射角为25°，折射角为50°，折射角大于入射角，与题意矛盾，故只能是CO是入射光线，利用结论“光