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2.光的反射定律和折射定律
第四单元 光现象
1.通过实验探究认识光反射的规律，了解法线、入射角和反射角的含义。
2.通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
3. 通过身边的事例和实验现象，能区分镜面反射和漫反射。
4. 知道光在发生折射时，光路是可逆的。
5.能够利用所学知识解释生活中的折射现象。
一、问题导入
把一束激光照射到平面镜上，请问:反射的光去哪里了
在天花板上找到了反射光的光点。
用两支能发出不同颜色光的激光笔，沿着不同的角度照射到平面镜上，请问:你能分清天花板上哪个光斑对应哪支激光笔吗
1.一点：
入射点(O)：入射光在反射面上的投射点；
2.三线：
入射光线(AO)：投射到反射面的光线；
反射光线(OB)：经反射面反射出的光线；
法线(ON)：过入射点，与反射面垂直的直线；
3.两角：
入射角(i)：入射光线与法线之间的夹角；
反射角(r)：反射光线与法线之间的夹角。
知识点一、与光的反射有关的概念
O
A
B
N
入射光线
反射光线
法线
⌒
i
入射角
r
⌒
反射角
4.注意：
(1)反射角和入射角都是光线与法线的夹角，而不是光线与反射面的夹角。
(2)反射光线与入射光线是真实存在的，是可以看见的，用带箭头的实线表示；法线则是人们为研究反射现象而引入的一条位置参考线，所以在画光路图时，总是用虚线表示法线。
【提出问题】光反射时遵循什么规律
【猜想与假设】反射光线与人射光线是否在同一平面内？反射角与人射角存在什么关系？
【设计与进行实验】
(1)把一个平面镜放在水平桌面上，纸板 ENF 竖直地立在平面镜上,纸板上的直线 ON 垂真于镜面(如图甲所示)；
甲
知识点二　实验：探究光的反射归律
(2)使一束光紧贴着纸板沿某一个角度射到0点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光 OF 的径迹；
知识点二　实验：探究光的反射归律
(3)改变光束入射的角度,重做两次实验,换另外两种颜色的笔记录光的径迹；
(4)取下纸板,用量角器量出 ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在下表中；
知识点二　实验：探究光的反射归律
实验次序 ∠i ∠r
1 25 25
2 40 40
3 67 67
(5)把纸板NOF向前折或向后折(如图乙所示),观察能否在纸板上看到反射光线；
乙
(6)将纸板NOF调整到与纸板EON在同一平面内，让光逆着反射光的方向射到镜面的0点，观察反射光线的位置，记录光的径迹。
知识点二　实验：探究光的反射归律
【分析与论证】
从实验数据可以看出，无论如何改变光束的入射角度,ON两侧的∠i和∠r始终相等；从实验现象可以看出,把纸板NOF向前或向后折转，纸板上均看不到反射光线。
【得出结论】
在反射现象中，反射光线、人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，这就是光的反射定律；在反射现象中，光路可逆。
知识点二　实验：探究光的反射归律
【评估与交流】
(1)画光的径迹时，应将光对着0点入射，分别在入射光线和反射光线的径迹上点上EF点，用直尺连接EO和OF即是入射光线和反射光线。
(2)为了在纸板上显示入射光和反射光的径迹，需将激光笔紧贴纸板，并且纸板要与镜面垂直。
知识点二　实验：探究光的反射归律
典例精析
典例1．（2023·四川眉山·统考中考真题）同学们利用图甲所示的器材（纸板F可绕ON翻折）探究光的反射定律。
（1）图乙中，用激光笔沿AO方向入射，当入射光线与平面镜夹角为60 时，入射角大小为 ；再将纸板F绕ON向后折，纸板F上 （选填“有”或“没有”）反射光线，这一步骤的目的是探究反射光线、入射光线、法线 ；
没有
在同一平面内
30
典例精析
（2）图乙中，若让另一束光线沿方向射向平面镜，反射光线沿方向射出，这一现象说明 ；
（3）为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律，接下来的操作是改变 ，多次实验；
（4）图丙中，保持入射光线AO不变，将平面镜绕入射点旋转，使入射角增大10 ，则反射光线偏转的角度为 。
【解析】（1）[1]图乙中，用激光笔沿AO方向入射，当入射光线与平面镜夹角为60 时，入射角大小为90 -60 =30 。
[2]再将纸板F绕ON向后折，纸板F与入射光线不在同一平面上，不能显示反射光线，即此时纸板F上没有反射光线。
光路可逆
入射角
20
典例精析
[3]改变纸板F的位置，是为了探究反射光线、入射光线、法线在同一平面上。
（2）[4]光线从AO入射，从OB射出，图乙中，若让另一束光线沿BO方向射向平面镜，反射光线沿OA方向射出，这一现象说明光路可逆。
（3）[5]为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律，接下来的操作是改变入射光线的入射角度，即改变入射射角，多次实验，得出实验结论。
（4）[6]反射角等于入射角，入射角增大10°，偏转的角度为20°。
牛刀小试
1．（2023·辽宁沈阳·统考模拟预测）在“探究光的反射时的规律”的实验中，小明设计了如图所示的实验。他把一个平面镜放在水平桌面上，再把一个可旋转的光屏（如图甲所示，光屏的两部分均可绕轴旋转）竖直立在平面镜上。
（1）实验中光屏E是用来呈现入射光线AO的，为了观察到完整的反射光线OB，光屏F需旋转到图乙中的位置 （选填字母“a”、“b”或“c”），这说明反射光线、入射光线和法线在 ；
（2）若将图乙中的入射光线AO在光屏上沿顺时针方向旋转10°，则它的反射光线将沿 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转10°；
（3）改变入射光线AO的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是为了 ；
（4）如果让光逆着OB的方向射到镜面上，那么它被反射后，就会逆着AO的方向射出，这说明反射时光路是 。
b
同一平面内
逆时针
寻找光反射的普遍规律，避免偶然性
可逆的
【解析】（1）[1][2]为观察到完整的光路，需将光屏F旋转到图乙中的位置b，使光屏E和光屏F在同一平面内，说明反射光线与入射光线在同一平面内。
（2）[3]保持入射点位置不变，若将入射光线AO顺时针转10°，则反射光线OB逆时针转10°。
（3）[4]为避免实验的偶然性，可以改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是为了多次实验可以归纳出一般性结论（反射角等于入射角），即寻找光反射的普遍规律。
（4）[5]如果将光源沿BO射入一条入射光线，会观察到反射光线会沿OA的方向射出，说明了在光的反射中，光路是可逆的。
1.内容：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；反射角等于人射角。
2.简记光的反射定律：
（1）三线共面，即反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（2）两线分居，即反射光线与入射光线分居在法线的两侧；
（3）两角相等，即反射角等于入射角。
3.对光的反射定律的理解：
（1）对应于每一条入射光线，只有一条反射光线。
知识点三　光的反射定律
（2）反射现象发生时，先有入射光线，后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的，所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
（3）在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，反射光线随之靠近法线，即入射角减小，反射角也减小；入射光线远离法线时，反射光线随之远离法线，即入射角增大，反射角也增大。
（4）光线垂直镜面入射时，入射角为0°，反射光线沿原路返回，反射角也为0°，光的传播方向改变了180°，并不是没有发生反射。
⑤通过镜面对入射光线的反射作用，可以看出平面镜有改变光路的作用。
4.在反射现象中，光路是可逆的。
知识点三　光的反射定律
典例精析
【解析】[1]反射光线、入射光线和法线都呈现在白色纸板上，在同一个平面上，所以可知在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一个平面内。
[2]由光的反射定律可知，反射角等于入射角，所以入射角为40°时，反射角也等于40°。
[3]由于在光的反射现象中，光路是可逆的，所以将一束光沿原来的反射光路方向入射，则反射光将沿原来的入射光路射出，故反射光将沿OE方向射出。
典例2．（2023·江苏无锡·统考中考真题）如图所示，平面镜M水平放置，白色纸板竖直地立在平面镜上，纸板由A、B两部分组成，可绕接缝ON翻折。使一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点，只有当纸板B翻折至图中位置时，才能观察到纸板B上呈现反射光线，可知反射光线、入射光
线和法线在 ，此时角度α为40 ，则β为 ，
将一束光沿方向入射，则反射光将沿 方向射出。
同一平面内
40
OE
思维拓展　
对光的反射定律的理解：
1、每条入射光线有且仅有一条光线与之对应。
2、当入射光线垂直射向平面镜时，反射光线、入射光线和法线三线重合，反射光线沿原路返回，反射角等于入射角，等于0°。
3、“反射角等于入射角”不能说成“入射角等于反射角”。因为先有入射，后有反射，入射是“因” ，反射是“果”。
4、在反射现象中，光路是可逆的。
知识点四　镜面反射和漫反射
1.镜面反射
（1）概念：镜面很光滑、一束平行光照射到镜面上后，会被平行地反射(如图所示)，这种反射叫做镜面反射。
（2）条件：反射面光滑。
（3）应用：迎着太阳看平静的水面，
特别亮；背着太阳看平静的水面，很
暗；黑板“反光”会“晃眼”等。
知识点四　镜面反射和漫反射
2.漫反射
（1）概念：凹凸不平的表面会把平行的入射光向着四面八方反射(如图)，这种反射叫做漫反射。
（2）条件：反射面凹凸不平。
（3）应用：能从各个方向看到本身不发光的
物体，是由于光照射到物体上发生了漫反射。
知识点四　镜面反射和漫反射
3.镜面反射和漫反射的对比：
反射类型 镜面反射 漫反射
相同点 都是光的反射现象，都遵循光的反射定律反射面 不同点 反射面 平整光滑 粗糙不平
反射光 平行光线射到反射面上，反射光线仍平行 平行光线射到反射面上，反射光线射向各个方向
光路图
人的感觉 迎着反射光线的方向看去感觉刺眼，看不清物体 从各个方向都能看清物体
典例精析
典例3．（2023·山东东营·统考中考真题）教室里，可以从不同方向看到桌椅，书本等物体，是由于这些物体会对照射到其上的光线产生 （选填“镜面”或“漫”）反射，这种反射 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。
漫
遵循
【解析】[1]我们能从不同方向看到不发光的物体，是因为光在物体的表面上发生了漫反射。桌椅、书本表面凹凸不平，光照在上面发生了漫反射。
[2]漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律。
知识点五　实验：探究光折射时的特征
【提出问题】
我们知道光在同种均匀介质中是沿直线传播的,那么光在“跨过”两种介质界面时是否还是沿直线传播呢 有什么规律呢？
【猜想与假设】
斜插入水中的筷子变弯，猜想光从水中斜射入空气时，传播方向发生广改变。
【实验过程与分析】
（1）向水槽中倒入水，如下图所示，在水槽中沿竖直方向放好光屏,让入射光紧贴光屏的左半侧射入，让右半侧光屏沿法线前后转动，当折射光线呈现在光屏上时，可以发现折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
知识点五　实验：探究光折射时的特征
（2）开始时让光线沿法线方向从空
气射入水中，即与界面垂直的方向
射入，可以看到光线沿直线射人水中。
（3）将光线绕着入射点逆时针旋转,
观察水中光线的传播方向，可以发现
射入水中的光线也绕着入射点逆时针方向旋转，但折射角始终小于入射角。
（4）让光线从水中射入空气中，可以发现光线垂直界面入射时，传播方向不发生改变；光线从水中相对于界面斜射时,光的传播方向发生改变，随着入射角增大，折射角也增大，且折射角始终大于入射角。
知识点五　实验：探究光折射时的特征
【得出结论】
光折射时的特点:
（1）光发生折射时,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;
（2）光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角;
（3）光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角:
（4）入射角增大(或减小)时,折射角也增大(或减小);
（5）光垂直射向两种介质的界面时,传播方向不变
典例精析
典例4．（2023·内蒙古赤峰·统考中考真题）探究光折射时折射角与入射角的关系，如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小；改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如下表所示：
（1）光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角 入射角；折射角随着入射角的增大而 ；
实验次数 1 2 3 4
入射角 10° 20° 30° 40°
折射角 15.1° 30.7° 48.6° 73.8°
大于
增大
（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中， 。
【解析】（1）[1][2]由表中数据可知，当光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角大于对应的入射角，且随着入射角的增大，折射角也跟着增大。
（2）[3]当光从甲介质斜射入乙介质折射角为40°时，折射角为73.8°；当一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，光路是可逆的。
光路是可逆的
知识点六　光的折射定律及应用
1.光的折射中的基本概念：
（1）入射光线：从光源射向两透明介质分界面的光线；
（2）折射光线：从入射点射向另一介质的光线；
（3）法线：过入射点垂直与两分界面的虚线；
（4）入射点：入射光线与两介质分界面的交点；
（5）入射角：入射光线与法线之间的夹角；
（6）折射角：折射光线与法线之间的夹角。
简称“一点”（入射点）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三线”（入射光线、折射光线和法线）。
知识点六　光的折射定律及应用
2.光的折射规律：
（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（2）折射光线和入射光线分居法线的两侧；
（3）光从空气斜射入水或其它介质时，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。
（4）光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向不变。
（5）折射时光路可逆。
知识点六　光的折射定律及应用
3.理解：
（1）弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线和法线的含义，特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。(2)折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小)，但不成正比，叙述时应先说折射角后说入射角。
(3)无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气(或真空)中的角(入射角或折射角)总是大于在水中或其他介质中的角(折射角或入射角)。
知识点六　光的折射定律及应用
4.光的反射和折射的异同点
项目 光的反射 光的折射
不同点 介质 反射光线与入射光线在同种均匀介质中 折射光线与入射光线在不同介质或同种不均匀介质中
角度大小关系 反射角等于入射角 折射角与入射角的大小一股不相等
光垂直射入时的方向 反射光线与入射光方向相反 折射光线与入射光线方向相同
相同点 三线共面情况 反射光线和折射光线都与入射光线、法线在同一平面内 与法线的关系 反射光线和折射光线都分别与人射光线位于法线的两侧 两角的关系 反射角和折射角都随入射角的改变而改变,即同时变大或同时变小 光路的可逆性 光路都是可逆的 成像情况 光在两种介质分界面处发生反射和折射时都能成像，且都为虚像 知识点六　光的折射定律及应用
5.生活中的折射现象及解释
（1）“池水变浅”：从岸上看水中的物体，例如岸上的人看水中的鱼位置“变高”。
如图所示，从鱼身上A点反射出的两条光
线经折射后射入人眼(光从水中斜射入空
气中，折射角大于入射角)，因为折射光
线的反向延长线相交于A'点，此时人感
觉光好像是从A'点发出的，所以人逆着
折射光看去，看到的是水中鱼的虚像，
它比鱼的实际位置高。
知识点六　光的折射定律及应用
2.从水中看岸上的物体“变高”，例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。
如图所示，从岸上的树上点A射出的两条光线经折射后射入人眼(光由空气中斜射入水中，折射角小于入射角)，折射光线的反
向延长线相交于A'点，此时人感觉光好像是从A'点发
出的，所以人逆着折射光看去，看到的是岸上的树的
虚像，它比树的真实位置偏高。
知识点六　光的折射定律及应用
3.海市蜃楼和沙漠蜃景：
多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。密度大的空气层为光密介质，密度小的空气层为光疏介质。远方景物射出的光在层与层之间连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的
眼中。在观察者看来，光好
像是从海面上空的物体射出
的。
典例精析
典例5．（2023·北京·统考中考真题）一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．BO是入射光，OA是反射光
B．AO是入射光，OC是折射光
C．∠AOM是入射角，∠BON是反射角
D．光若沿CO入射，将沿OA和OB射出
【解析】ABC．如图：过点O作法线PQ，由于反射时反射光线和入射
光线位于法线两侧；折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧，所
以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是
入射角，∠BOP是反射角，故B正确，AC错误；D．折射时光路是可逆的，所以光若沿CO入射，将沿OA射出，故D错误。故选B。
B
方法归纳　
1、理解光的折射规律：
（1）弄清概念：弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线、法线的含义。特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。
（2）折射角随入射角的增大而增大，但不成比例。
（3）无论是光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，总是在空气中的角大于在其他介质中的角。
方法归纳
2、物体为什么能呈现各种颜色：
（1）对于不透明的物体：当太阳光（复色光）照射到具有各种色彩的物体上时，哪种颜色只反射对应颜色的光，其他色光被吸收。如红色只反射红光，绿色只反射绿光；当某种单色光照射到某物体时，物体表面有该色光的颜色才反射，否则吸收，呈现黑色。如红光照射到红色的物体才反射，人们看到红色，红光照射到绿色的物体被吸收，该物体呈现为黑色。黑色吸收所有色光，不反射。
（2）光射到透明的物体时，只透射该颜色的色光，其他色光被吸收。如太阳光照射到绿色的玻璃，只透射绿光。
课堂反馈
1．（2023·四川自贡·统考中考真题）小王同学在家里将一个平面镜放在水平桌面上，再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直的立在平面镜上，以此来探究光的反射规律。通过测量他发现此时入射光线与平面镜成50°夹角，如图所示，则（　　）
A．反射光线与镜面的夹角是40°
B．入射角增大10°，反射光线与入射光线的夹角增大20°
C．将纸板NOF向后折叠，则反射光线会消失
D．光在纸板上发生了镜面反射
2．（2023·四川凉山·统考中考真题）在地球上观看日出时能看到地平线以下的太阳。下列现象与此原理相同的是（　　）
A．茂密树荫下圆形的光斑 B．汽车后视镜中的像
C．海市蜃楼 D．用潜望镜看到海面上的物体
B
C
课堂反馈
3．（2023·四川自贡·统考中考真题）一束光线与水面成锐角由空气斜射入水中时，入射角为α，反射角为β，折射角为γ，则（　　）
A．α>β>γ B．α=β>γ C．α=β<γ D．α<β<γ
4．（2023·山东泰安·统考二模）每年4月到5月期间，岱岳区角峪镇泰山牡丹园前来赏花的游客络绎不绝，五一假期小明前往赏花，如图，下列现象说法正确的是（　　）
A．红色的花会吸收红色的光
B．各个方向都可以看见花朵是因为漫反射不遵循光的反射定律
C．花丛的阴影是由光的直线传播形成的
D．水中花的倒影是光的折射形成的
5．（2023·河南平顶山·统考一模）关于月亮的奇特自然现象非常多，比如超级月亮是一种月亮位于近地点附近时感觉它比平时更大的现象，这是因为它对人眼的 变大了。再比如发生过多次的红色月亮，一般是发生月全食的时候会出现，地球挡着了照向月球的光，但是浓厚的大气层会把太阳光中的红光 （选填“反射”或“折射”）到月球上。
B
C
视角
折射
6．（2023·四川绵阳·三模）如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：
（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有 的作用；
（2）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 。
7．（2023·四川成都·统考二模）图是成都周边某古镇景点“老大桥”，俯视清澈平静的水面，可以看见鱼儿在蓝天白云中穿游，看见水中的蓝天白云属于光的 现象。游客还可以看见
水中鱼儿的身影，实际上是光发生了 现象形成的虚像。
显示光路
课堂反馈
小于
45°
反射
折射
入射角α 10° 30° 45° 60°
折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8°
课堂小结
光的反射定律和折射定律
与光的反射相关的概念
光的折射定律及应用
探究光反射的规律
探究光折射时的特征
光的反射定律
镜面反射和漫反射

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