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一、实验目的
探究光反射时,反射光线、入射光线和法线的位置关系,找出反射角与入射角的关系,并认识光路可逆。
二、实验原理
- 反射定律:
- 反射光线、入射光线和法线在同一平面内(三线共面);
- 反射光线和入射光线分居法线两侧(两线分居);
- 反射角等于入射角,即 r = i。
- 光路可逆:若让光逆着原来的反射光线射入,它会逆着原来的入射光线射出。
r = i(反射角 = 入射角,单位 °)。
入射角 i:入射光线与法线的夹角;反射角 r:反射光线与法线的夹角。
三、实验器材
光源(可用激光笔)1 支;
平面镜 1 块;
可折的白色硬纸板(附有量角器,能显示法线)1 块;
本互动课件(可拖拽改变入射光线、实时显示反射光线与角度)。
四、实验步骤
- 把平面镜水平放好,在镜面上竖直立起附有量角器的硬纸板,使法线 ON 垂直于镜面。
- 让一束光贴着纸板沿某一角度射向镜面 O 点,在纸板上描出入射光线和反射光线的位置,读出入射角 i 和反射角 r。
- 改变入射角(拖动入射光线端点),重做几次,把数据记入表格。
- 比较每组的 i 和 r,得出结论;再点“🔁 光路可逆”验证可逆性。
五、互动模拟
💡 拖动绿色手柄(光源端)改变入射光方向,镜面会实时画出反射光线;读数区显示入射角 i 与反射角 r,验证 r = i。点“🔁 光路可逆”把入射光改到反射侧,演示逆着反射光入射时沿原路返回。
入射角 i = 0.0 °
反射角 r = 0.0 °
验证:r = i
六、数据记录
| 次数 | 入射角 i / ° | 反射角 r / ° | i 与 r 关系 |
| 拖动入射光线后点“记录”,把当前 i、r 写入下表 |
结论:多次测量后,每组反射角都等于入射角,即在反射现象中 r = i。
七、探究结论
- 在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
- 反射光线和入射光线分居法线两侧。
- 反射角等于入射角(r = i);入射角增大时,反射角也增大。
- 光的反射现象中,光路是可逆的。
八、注意事项
- 纸板要竖直立在镜面上,保证“三线共面”,否则看不到反射光。
- 不能用激光笔直射人眼;本课件用红色光线示意,不刺眼。
- 读数时视线与量角器垂直,多次测量取规律,减小误差。
- 入射角指光线与法线的夹角,不是与镜面的夹角(与镜面夹角 = 90° − i)。