8年级上册沪粤版物理 3.2探究光的反射规律 逐字稿-3,374字

  师:同学们好,今天我们一起来学习3.2节探究光的反射规律。本节课的学习目标如下:一、知道什么是光的反射现象;二、探究并了解光的反射规律,会应用光的反射规律解决一些简单的问题;三、知道在光的反射现象中,光路是可逆的;四、知道镜面反射和漫反射,会用相关知识解释一些简单现象。光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,如果传播到两种介质的分界面时,情况又会怎样呢?

  我们来观察两个实验:一束光由空气斜射向玻璃,一束光由空气斜射向水。观察发现,光在两种介质分界面上传播方向发生了改变,一部分光进入了另一种介质,而一部分光又返回到原来介质中。物理学中,把光在两种介质分界面上改变传播方向,又返回到原来介质中的现象叫做光的反射。日常生活中,光的反射现象随处可见。我们能看见本身不发光的物体,就是因为物体能反射光的缘故。这是光在平面镜上发生的反射,我们利用光路建立模型,深入研究光的反射现象。镜面PQ是空气和玻璃两种介质的分界面,O是入射点,AO叫做入射光线,OB叫做反射光线。

  光反射时遵循什么规律?反射光线和入射光线及界面之间位置关系如何呢?下面我们通过实验来探究:光从右侧射到平面镜上,反射光在什么位置呢?我们先用水雾显示它的传播路径,再用光屏呈现并确定其位置,最后画出光路图记录实验结果。实验表明,反射光和入射光都在光屏上,而光屏是一个平面。也就是说,反射光线和入射光线在同一平面内。反射光线和入射光线所在的平面跟界面之间位置关系又如何?将入射光和光屏一同倾斜,观察光屏上是否有反射光线。

  实验显示,光屏倾斜时没有反射光线呈现。只有光屏跟界面垂直,光屏上才有反射光线呈现,说明反射光线和入射光线所在的平面跟镜面是垂直的。

  为了使结论更具有普遍性,接下来我们改变入射方向,多次实验。

  将不同方向射向同一入射点的光都用光屏呈现出来,同样画出光路图,记录实验结果。观察分析不同方向的入射和反射的光路图,总结会发现,虽然入射方向不同,但反射光线和入射光线始终在同一平面内,且该平面与反射面垂直。将不同方向的入射光线和反射光线所在的平面模型同时在反射面上展示出来,组合到一起,我们还有一个重要的发现:不同的平面都相交于同一条直线。

  同学们请仔细观察模型,这条直线有什么特点?可以发现这条直线过入射点且垂直于反射面。物理学中把这条直线称之为法线。我们再回顾一下法线引入的过程:不同方向的入射光线和反射光线所在的平面模型同时展示在反射面上,它们都相交于同一条直线ON。观察发现ON过入射点且与反射面垂直。物理学中把这条直线称之为法线,由于它不是真实存在的光线,所以用虚线表示。由于法线是不同方向的平面相交得到的,所以每一个平面都经过法线。

  在光路图中也画出法线。仔细观察反射光线和入射光线与法线的位置,你发现了什么?

  可以看出反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分别在法线的两侧。

  引入法线后,入射光线和反射光线跟法线有一个夹角,我们把入射光线跟法线的夹角称之为入射角,用α表示。同理,反射光线跟法线的夹角称之为反射角,用β表示。反射角跟入射角会有怎样的关系呢?为了准确测量角度,我们使用带量角器的光屏。同样多次实验改变入射角,观察反射角,并设计实验表格记录。

  入射角20度时,反射角20度;入射角30度时,反射角30度;入射角40度时,反射角40度;入射角50度时,反射角50度。分析实验数据可以得出结论:反射角随着入射角的增大而增大,且反射角等于入射角。综上所述,光的反射规律是:光反射时,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。也就是说,光反射时遵循以上规律,反射光线方向有且唯一。根据光的反射规律,同学们思考一下,如果入射光逆着原反射光的方向射到平面镜上,此时反射光会怎样?我们通过实验来验证,反射光恰巧逆着原入射光方向射出。红色激光和绿色激光传播路径完全重合,说明在光的反射现象中,光路是可逆的。

  一般来说,物体的表面都能反射光,但同样是反射,图中光滑平整的不锈钢表面看起来更亮,这是为什么呢?我们用一束平行光来模拟太阳光,观察平行光在平滑镜面和凹凸不平的粗糙表面上反射情况。大家可以看到,平行光入射到平滑镜面上,反射光线也是平行的,光线集中而又明亮。而平行光入射到凹凸不平的粗糙表面时,反射光向各个方向反射。还可以观察到反射光不仅分散,也变弱了。我们把这两种反射分别叫做镜面反射和漫反射。物体表面发生漫反射时,反射光向各个方向反射,是不是没有遵循光的反射规律呢?答案是否定的,镜面反射和漫反射只是根据反射面是否平整光滑而定义的,本质上都是反射。物体表面发生漫反射时,反射光之所以向各个方向反射,是因为反射面凹凸不平,朝各个方向,从而导致垂直于界面的法线方向也各不相同,所以反射光线也就朝不同方向了。所以无论镜面反射还是漫反射,都遵循光的反射规律。

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