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光的反射定律及平面镜成像钟朝光

一、知识脉络图

二、知识点拨

（一）反射定律：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．光的反射过程中光路是可逆的。

相关概念：AO为入射光线，OB为反射光线（不能说OA和BO，光线是有方向性的），ON是法线，∠1为入射角，∠2为反射角．

要注意入射光线和反射光线的因果关系．不要说成“入射角等于反射角”．因为先有入射角后有反射角，反射角由入射角决定，所以应该说“反射角等于入射角”．

结论如何得出？

（二）平面镜成像：

（1）成像特点：①物体在平面镜里所成的像是虚像；②像、物到镜面的距离相等；③像、物大小相等；④像、物的连线与镜面垂直．（即：等大、等距、虚像）

人远离平面镜时，看起来镜中的像变小了，这是由于人的视角变小了，实际上像的大小没变。

（2）成像原理：光的反射定理

（3）平面镜的作用：用来成像和改变光路

（4）实验：

①器材：用玻璃板代替平面镜（方便找到像的位置）；玻璃板要尽可能薄（减少重影，实验更精确）；镜与桌面垂直（方便确定像的大小与位置）；两根相同的蜡烛（确定像的大小）。

②实验时，要多次测量（三次或三次以上），找普遍规律，避免偶然性。

（三）实像与虚像

实像

虚像

形成原因

实际光线会聚点所成的像

反射光线反向延长线的会聚点所成的像

特点

倒立

正立

例子

小孔成像

平面镜成像

（四）凹面镜与凸面镜

凹面镜

凸面镜

定义

用球面的内表面作反射面

用球面的外表面作反射面

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

凸镜对光线起发散作用．凸镜所成的像是缩小的虚像

应用

太阳灶、手电筒、汽车头灯

汽车后视镜

凸面镜对光线具有发散作用，凹面镜对光线具有会聚作用。它们都属于面镜，利用光的反射来工作，遵循光的反射定律。

能力提升类

例1有一种液面微变监视器，基本原理如图所示：光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光，光束经液面反射，其反射光被水平放置的平面光电转换器接收；光电转换器将光信号转换为电信号并通过显示器显示出来。若反射到光电转换器接收平面上的光点从S1点移向S2点，则表明被监视的液面是在_________（选填“上升”或“下降”）；当液面升降高度一定时，接收平面上的光点S1和S2之间的距离与接收平面到液面的距离有没有关系？答：。（选填“有”或“没有”）

解析：若液面上升，由l1升到l2位置，由图示可知其入射点由O1移至O2，在光电转换器上显示光点由S1点移向S2点。若液面下降，由l1降到l3位置，则入射点由O1移至O3，光电转换器上的显示光点由S1点移向S3点。可见，显示光点S随液面的升高而向左移，随液面的下降而向右移。由图还可以看出显示光点之间的距离与液面升降的高度之间存在着正比关系：，即接收平面上的光点S1和S2之间的距离只与液面升降的高度有关，与接收平面到液面的距离无关。

答案：上升没有

点评：本题考查光的反射定律，难度中等。对于本题，根据光的反射定律画图来解决较为容易。（1）首先作出反射光线：由于光束发射器始终以一定角度入射液面，利用光的反射定律和数学知识，证明不同液面的反射光线平行。过S2作平行于S1O1的平行线，即为过S2的反射光线；（2）然后确定入射点：反射光线与入射光线的交点O2则为入射点，入射点所在的水平面即为液面位置。

例2（天津）夜晚，当汽车发出的光照射到自行车尾灯上时，司机看到尾灯反射的光，就能及时避让。下列自行车尾灯的光路图中，正确的是（）

解析：从自行车尾灯的作用来看，是将汽车发出的光再反射回去，几个选项中，能完成此过程的只有A答案，B、C、D都不行；从光的反射规律分析，相互垂直的平面镜的反射特点是入射光线和最终反射出的光线是平行的，因此为A答案；当然，通过作法线，判断反射角和入射角的关系也能得出此答案。

答案：A

点评：此题是课本上习题的变形，考查在实际中应用光的反射规律的能力。提示我们注意对周边事物进行观察和探究，难度中等。

综合运用类

例3观察停车场上的汽车，你是否注意到汽车驾驶室的前窗玻璃一般都是倾斜的，而不是竖直的？

解析：本题考查物理在生活中的应用。如果汽车前面的挡风玻璃是竖直放置，则根据平面成像的特点，车内的人或者物体，就会在挡风玻璃上成像。这样驾驶员就总是觉得车前有人或物，从而影响行车安全。斜着安放，像是呈现在驾驶员正上方，不会影响行车安全。

答案：竖直放置时，平面镜成像使车内的人或物成像在驾驶员的视线前方

点评：本题考查光学知识的应用，相类似的还有：为什么驾驶室内不能开灯？

例4（山东聊城）小峰同学在做“探究平面镜成像的特点”实验时，将玻璃板竖直放在水平桌面上，再取两段相同的蜡烛A和B一前一后竖直放在桌面上，点燃玻璃板前的蜡烛A，移动蜡烛B，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合，如图所示。在此实验中：

（1）用两段相同的蜡烛是为了比较像与物的关系。[来源:中教网]

（2）在寻找蜡烛像的位置时，眼睛应该在蜡烛（选填“A”或“B”）这一侧观察。

（3）移去蜡烛B，在其原来的位置上放一光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是（选填“实”或“虚”）像。

解析：（1）两支蜡烛完全一样，是为了探究后面的蜡烛B与蜡烛A所成的像是否能完全重合，如果能完全重合，说明蜡烛A的像与蜡烛A的大小相同。（2）寻找蜡烛像的位置时，眼睛应该在蜡烛A这一侧透过玻璃板进行观察。（3）当取走B，放上光屏时，在光屏上得不到像，而只能用眼睛在物的一侧观察玻璃板才能看到像，所以说平面镜所成的像是一个正立等大的虚像。

答案：（1）大小（2）A（3）虚

点评：探究平面镜成像的特点是光现象中非常重要的一个实验，特别是实验中运用到的科学思维方法——等效替代法，更是颇受命题者的青睐。实验中利用薄玻璃板代替平面镜，用完全相同的另一根蜡烛来替代物体的大小，这都体现了等效替代法的思想。

思维拓展类

例5入射光线不变，平面镜绕O点旋转一个较小的角α后，反射光线将朝＿＿＿＿方向（填“顺时针”或“逆时针”）转过＿＿＿＿＿角。

解析：镜面转动，引起法线也跟着转动相同的角度，使入射角的大小改变α，反射角始终等于入射角，也应改变α，这样入射光线与反射光线的夹角改变了2α，由于入射光线不变，所以反射光线转过2α。

答案：逆时针2α

点评：本题考查光的反射定律，解答时要注意不变量（入射光线不变），相同量（反射角等于入射角）；难度中等。

例6（无锡市）按照题目的要求作图：

如图所示，S是一个发光点，S’是它在平面镜中成的像，SA是S发出的一束光。请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线．

解析：解答本题主要利用的是平面镜成像的特点，像与物关于平面镜对称，连接SS’，作SS’的中垂线，中垂线就是平面镜所在的位置。

答案：如下图所示：

点评：本题考查学生对平面镜成像规律的应用，难度较大。