实验三、探究光的反射规律
【实验目的】：
探究光的反射规律。
【试验器材】：
平面镜1个。
激光笔1个，带刻度的硬纸光屏1个，水槽一个，支架1对，夹子1个。
【实验步骤】：
①按要求组装器材。
将平面镜水平放置，然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上；
②用激光笔射出一束激光，用笔记下入射光线和反射光线的位置，并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数，记录在表格中。
③重复实验两次。
改变入射光的方向，多测几组入射角和发射角，并将有关数据填入下表。
④将光屏向前或向后折，观察反射光线。
⑤整理器材。
【实验记录】：
次数入射角i 反射角r
1
2
3
1、在反射现象中，入射光线、反射光线、法线在同一平面内；
2、入射光线和反射光线分居法线两侧；
3、反射角等于入射角。
【实验补充】：
1、以法线ON为轴，将硬纸板的B面向后旋转，这时在B面上观察不到反射光线，证明三线共面；通
过比较入射角和反射角的大小关系可以证明反射角等于入射角；反射光线和入射光线对称，并且对称还意味着分居法线两侧。
2、反射定律是用来确定反射光线位置的，对应每一条确定的入射光线而言，反射光线是唯一的。
3、如果光线垂直射向平面镜，入射角为0o,反射角为0o，入射光线、反射光线、法线重合。
【考点方向】：
光的反射定律是：“共面”、“两侧”、“等角”、“可逆”。
1、显示光路：光屏表面粗糙，可以通过漫反射显示光的传播径迹，操作时要求入射光线要贴着光屏入射；也可以通过烟雾等手段显示光路。
2、验证共面：光屏可折转的作用是验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内（三线共面）。
将光屏折转后不能观察到反射光线，这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面上。
3、探究等角：要改变入射角（或入射光线的方向）多次测量，探求规律，使结论具有普遍性。
注意反射角和入射角都是光线与法线的夹角，不是光线与平面镜的夹角。
4、光路可逆：光的直射、反射、折射都具有可逆性。
5、如果想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，应如何操作？将纸板沿中轴ON向后折，观察在纸板B上是否有反射光线。
6、如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：在反射现象中，光路是可逆的
7、理想模型法：用带箭头的直线表示光的传播路径和方向。
8、量角器的作用：测量反射角和入射角的大小。
9、从纸板不同方向都能看到光的传播路径原因是：光在纸板上发生了漫反射。
10、多次改变入射角大小并进行多次实验的目的：保证实验结论具有普遍性。
【经典例题】：
例题：(2018·南宁)利用如图装置进行探究光的反射规律实验．
（1）让一束光贴着纸板A沿EO方向射向镜面，在纸板B上可看到光线沿OF方向射出，在纸板上用笔描出光线EO和OF的轨迹，则EO与垂直镜面的直线ON的夹角i是________．(填“入射角”或“反射角”)（2）多次改变入射角的大小，测得实验数据如下表．
序号∠i ∠r
1 30°30°
2 45°45°
3 50°50°
分析数据可得：反射角________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角：当入射角变大时，光线OF________(填“远离”或“靠近”)直线ON.
（3）以直线ON为轴线．把纸板B向前或向后折，在纸板B上________(填“能”或“不能”)看到反射光线OF，由此说明反射光线、入射光线与法线在________(填“同一”或“不同”)平面内．
（4）实验中，从教室各个方向都能观察到粗糙纸板表面反射的光线，这种反射属于________(填“镜面反射”或“漫反射”)．
【答案】
（1）入射角；（2）等于，远离；（3）不能，同一；（4）漫反射
【解析】
（1）EO为入射关系、垂直镜面的直线ON为法线，EO与ON的夹角i是入射角；
（2）分析表中的数据可知，反射角等于入射角；当入射角变大时，反射角也变大，故光线OF远离法线ON；（3）把纸板B向前或向后折时，在纸板B上不能看到反射光线OF，说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；
（4）从教室各个方向都能观察到粗糙纸板面反射的光线，这种反射属于漫反射。
练习1：（2018•福建）如图是“探究光的反射规律”的实验装置，其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏，并能沿ON折转，ON垂直于CD
实验次数 1 2 3 4 5 6
入射角60°50°40°30°20°0°
反射角60°50°40°60°20°0°
（1）实验时，将光屏放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲：将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。
说明反射光线、入射光线与法线在。
（2）某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第次实验的，原因可能是将反射光线与的夹角当成反射角。
【答案】
（1）垂直；同一平面内；（2）4；平面镜。
【解析】
（1）实验时，将光屏垂直放在平面镜上；根据入射光线、反射光线和法线的关系进行分析，使光屏不在一个平面内，观察现象，得出结论。
（2）由光的反射定律知，反射角应等于入射角，故他所测量的角不是反射角，而是反射光线与镜面的夹角解：
（1）实验时，将光屏垂直放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲；将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。
说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；
（2）根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射线与法线的夹角，入射角是入射线与法线的夹角，某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第4次实验的，原因可能是将反射光线与平面镜的夹角当成反射角。
练习2：（2018•乌鲁木齐）在探究光的反射规律的实验中，小明设计了如图所示的实验：将平面镜放在水平桌面，硬纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板可绕ON转动。
（1）如图甲，当硬纸板在同一平面上，使一束光贴着纸板沿某一方向射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出。
当入射光EO向ON靠近的过程中，发现反射光OF （选填“靠近”或“远离”）ON．为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需要刻度尺、和。
（2）如图乙，保持左侧纸板和入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线的结论。
【答案】
（1）靠近；笔；量角器；（2）在同一平面内。
【解析】
（1）根据入射角的变化和反射角的变化而得出结论；为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需量出角度，记录数据，要刻度尺、笔和量角器；
（2）硬纸板可以显示光路，将右侧纸板绕ON转动，反射光线将会消失，所以证明了反射光线、法线、入射光线在同一平面内。
解：（1）光反射时，反射角大小等于入射角，若将EO向ON靠近，则OF靠近ON；为了精确探究反射规律，需要测量角度，记录数据，列出表格，故除了图中的器材，还需要刻度尺、笔和量角器；
（2）实验中使用可折转的硬纸板，除了能呈现光路外，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论。
练习3：（2018 杭州）为探究光的反射规律，小金进行如图所示的实验。
（1）当入射角为40°时，反射角为。
（2）小金将纸板F绕垂直于镜面ON向后转动，在纸板F上还能看到反射光吗？。
请分析原因：。
（3）若使入射光线与平面镜的夹角为30°，那么反射光线与入射光线的夹角为：。
【答案】
（1）40°；（2）不能；入射光线、反射光线、法线在同一平面内；（3）120°。
【解析】
（1）如图：反射角等于入射角，都为40°。
（2）由光的反射定律可知：入射光线与反射光线在同一平面内，则她将纸板B向后折不能接收到反射光线；（3）一条光线与平面镜的夹角为30°，那么入射光线与法线间的夹角，即入射角为90°﹣30°=60°；
由光的反射定律知；反射角等于入射角为60°，反射光线与入射光线的夹角为60°+60°=120°。