聚焦光的反射和折射

唐卫

光学与人们的生活联系紧密，是现代科学领域最为活跃的前沿科学之一。光的反射定律和折射规律是光学中两个重要的规律，也是近年来中考光学试题考查的热点。

一、光的反射

1.定义：光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫作光的反射。所有物体的表面都能反射光，我们能够看到本身不发光的物体，就是因为他们反射的光进入了我们的眼睛。

2.光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入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。可简记为“三线共面、两线异侧、两角相等”。在光的反射现象中，入射光线是因，反射光线是果，所以为了体现这样的因果关系，只能说“反射角等于入射角”，而不能说“入射角等于反射角”。法线是入射光线和反射光线的夹角的角平分线，法线是为了研究问题的方便而引入的物理量，没有具体的物理含义，所以它常用虚线表示。在光的反射中，光路是可逆的。

3.在探究光的反射定律的实验中，硬纸板在实验中的作用：（1）显示光的传播路径（具体操作是让光贴着硬纸板射向镜面）;（2）验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内（具体操作是将硬纸板向前或向后折）;（3）可在硬纸板上画出入射光线和反射光线的径迹，便于分析反射角随入射角的变化情况。

例1（2021·四川·南充）南充嘉陵江边的夜景让人流连忘返，下列现象与江面倒影形成原因相同的是（ ）。

A. 阳光下的影子 B. 梳妆镜中的自己

C. 日食                D. 雨后彩虹

答案：B

例2（2021·湖南·衡阳）如图1所示，是陈涛同学探究光的反射规律的实验示意图。他进行了下面的操作，回答下列问题。

（1）如图甲，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变光束的入射角度，多做几次，取下纸板，用量角器测量ON两侧的∠i和∠r，得到的结论是反射角 （选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。

（2）如图乙，纸板ENF是用两块纸板连接起来的，把半面纸板NOF向前折或向后折，这时在NOF上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线 （选填“在”或“不在”）同一平面内。

（3）使入射光线逐渐靠近法线ON，可观察到反射光线 （选填“靠近”或“远离”）法线。

（4）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：在光的反射现象中， 。

（5）陈涛同学还想用图丙和图丁模拟镜面反射与漫反射，按照图丙那样，把几根细针垂直插入一张硬纸板中，表示法线，当入射光线平行射到各入射点时，反射光线将平行射出。随后将纸板随意弯折，如图丁所示，这时会看到“法线”不再平行，当入射光线平行射到各入射点上时，反射光线 （选填“平行”或“不平行”），根据你所学的知识判断，漫反射 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。

答案：（1）等于 （2）在 （3）靠近 （4）光路是可逆的 （5）不平行 遵循

二、光的折射

1.定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫作光的折射。光从一种介质进入另一种介质，传播方向会发生改变，传播的速度也会改变。在光的折射现象中，光路具有可逆性。

2.规律：光折射时，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两侧。光从空气斜向射到水或玻璃表面时，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。当光垂直射入水或玻璃表面时，在水或玻璃中的传播方向不变。

3.光从一种介质斜射入另一种介质时，不论空气中的光线是入射光线还是折射光线，空气中的角总是大于另一种介质中的角。当光斜射到两种物质的分界面上时，会同时发生反射和折射现象，即一部分的光反射到原来的介质中继续传播，其余的光折射进入另一种介质中。我们看到水中的倒影总是比实际的景物要暗一些，这是因为只有一部分光发生了反射，而另一部分光折射进入水中。实验时，为了便于观察光的路径，可在水中滴几滴牛奶，借助一块白色的塑料板显示光路，便可清晰观察入射光线、折射光线的位置。

例3（2021·江苏·连云港）如图2所示，一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点，此时光斑在O点 側，这是因为发生了 现象。打开水槽底部水龙头缓慢放水，同时观察到水槽底部光斑向 移动。

答案：左 光的折射 右