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反射定律
鎖定
反射線跟入射線和法線在同一平面內。反射線和入射線分居法線兩側,並且與界面法線的夾角(分別叫做入射角和反射角)相等。反射角等於入射角。
光從一種均勻物質射向另一種均勻物質時,會在它們的分界面上改變傳播方向。此時,入射光線,反射光線,法線在同一平面內。
反射定律簡介
反射線跟入射線和法線在同一平面內。反射線和入射線分居法線兩側,並且與界面法線的夾角(分別叫做入射角和反射角)相等。反射角等於入射角。
反射定律發展簡史
光的反射定律由法國土木工程兼物理學家菲涅耳(1788~1827)提出。他發現了反射/折射與視點角度之間的關係。因此,光的反射又稱為菲涅爾反射。
如果你站在湖邊,低頭看腳下的水,你會發現水是透明的,反射不是特別強烈;如果你看遠處的湖面,你會發現水並不是透明的,但反射非常強烈。這就是“菲涅爾效應”。
反射定律定律定義
(1)光反射時,反射光線、入射光線、法線都在同一平面內。(同一平面內)
(3)光反射時,反射角等於入射角。(角相等)(∠r=∠i)
總結:當光射到物體表面時,有一部分被物體表面反射回去,這種現象叫做光的反射。
特殊情況:
垂直入射時,入射角反射角都是零度, 法線、入射光線、反射光線合為一線。
反射定律理解
由入射光線決定反射光線,敍述時要先敍述入射光線如何變化,再敍述反射光線如何變化。
發生反射的條件:兩種介質的交界處;發生處:入射點;結果:返回原介質中 。
反射角隨入射角的增大而增大,減小而減小,當入射角為零時,反射角也變為零度。
上述反射定律只適用於各向同性介質的界面,且只解決光線的傳播方向問題而不涉及反射時的能量分配問題。光的反射與力學中彈性小球在光滑桌面上的反彈十分相似,I.牛頓曾經根據光的微粒説(見光的二象性)證明過反射定律。
反射定律鏡面反射與漫反射
反射定律鏡面反射
平行光線經界面反射後沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光線(反射面是光滑平面) 。
反射定律漫反射
平行光經界面反射後向各個不同的方向反射出去,即在各個不同的方向都能接收到反射光線(反射面是粗糙平面或曲面)。
但無論是鏡面反射,還是漫反射都遵循光的反射定律;漫反射只由於反射表面不平 行成不規則的反射 就是在不平的表面有些弧狀或尖鋭的行狀 假設有一條光線射到上面 做其切線做為平面作反射線 這樣就有許多的細小的“鏡子”夠成漫反射。
注意:在光的反射中光路可逆。
反射定律定律深度理解
可歸納為:“三線共面,兩線分居,兩角相等”。光具有可逆性。光的反射現象中,光路上是相等的。
反射定律實驗驗證
光的反射規律實驗
實驗目的:找出光反射時的規律。
實驗中研究光的反射,其中選擇對光反射能力強的平面鏡做反射面,用白色硬紙板和白紙顯示光束傳播的路徑。
(1)三幅圖分別為甲、乙、丙,按圖甲所示,先使E、F成為同一平面,使入射光線沿紙板射向鏡面上的O點,觀察從鏡面反射的光線的方向。
(2)改變入射光線的方向,觀察反射光線的方向怎樣改變。
(3)按圖乙那樣,把紙片F向前折或向後折。
反射角和入射角的關係做實驗研究,可採取如丙圖所示的實驗裝置。
①一張16 K的白紙用圖釘或透明膠條固定在水平桌面上,在白紙中間畫出直線ON作為法線;在ON的一側畫幾條角度不同的直線OA、OA1、OA2。
②讓從手電筒前面紙縫中射出的光分別沿OA、OA1、OA2射向鏡面,觀察反射光線。
③分別在每條反射光線的位置上用大頭針扎一個孔B、B1、B2。用刻度尺畫出直線分別將OB、OB1、OB2連接起來。
④再用量角器量出反射角(r)和入射角(i)的大小,並記錄大小進行比較。
⑤使光線分別沿OB、OB1、OB2射向鏡面,觀察每條反射光線的方向。
分析和論證:
(1)上述步驟1和2可看到E和F在一個平面內時有反射光線,且反射光線隨着入射光線的改變而改變。
(2)按步驟3把紙片F向前折或向後折,將觀察不到反射光線。
(3)從步驟4的①-④可看出反射角等於入射角。
(4)從步驟4的⑤可看出反射時光路是可逆的。
説明:
(1)光的反射定律可概括為十二個字三線共面,兩線分居,兩角相等。
(2)反射定律的第三條反射角等於入射角,不能説入射角等於反射角,因為先有入射,後有反射;入射在前,反射在後;入射是因,反射是果。
反射定律適用範圍
反射定律推論
包括入射線、反射線、法線在內的平面,其在另一平面上的投影,也遵循反射定律。
反射定律特殊情況
垂直入射時,入射角反射角都是零度, 法線、入射光線、反射光線合為一線。 可理解為:“兩角零度,三線合一”。
反射定律應用領域
(1)水中的倒影 。( 屬於反射)
(2)車上的後視鏡(光的反射)
(4)潛望鏡。(光的反射)
(5)牙醫用的平面鏡。(光的反射)
(6)玻璃幕牆。(光的反射)
(7)自行車尾燈的設計:
利用直角平面鏡的反射規律,製成了自行車的反光燈。夜晚,汽車燈發出的光射到自行車的反光燈上時,經自行車上互成直角的兩個反射面的反射,反射光將以平行於入射光的方向反向射入司機眼睛,使司機容易發現騎自行車的人,有利於夜間行車安全。
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- 參考資料
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- 1. Lekner, John (1987). Theory of Reflection, of Electromagnetic and Particle Waves. Springer. ISBN 9789024734184.
- 2. Mandelstam, L.I. (1926). "Light Scattering by Inhomogeneous Media". Zh. Russ. Fiz-Khim. Ova. 58: 381.
- 3. “探究光束在平面鏡上反射時,反射角與入射角的關係”教學片斷 .old.pep.com.cn[引用日期2017-09-22]
- 4. 電動自行車尾燈的學問.人民教育出版社 .old.pep.com.cn[引用日期2017-09-22]
- 5. 反射定律 .術語在線[引用日期2023-04-06]