光的反射

光的反射是一种光学现象。指光传播到不同物质时，在界面处改变传播方向，回到原来物质的现象。光遇到水面、玻璃和许多其他物体的表面会反射。当光在两种物质的界面上改变传播方向，回到原来的物质时，称为光反射。

反射光和入射光、法线在同一平面上；反射光和入射光在法线的两侧分离；反射角等于入射角。可归纳为：三条线共面，两条线分开，两个角相等”光具有可逆性。在光反射现象中，光路是可逆的。

光的反射

当光线照射到两种不同介质的界面时，一部分光线会从界面反射回原介质，这种现象称为光反射。

镜面反射：当平行光线照射到光滑的表面时，反射的光线也是平行的，这叫做镜面反射。

漫反射：平行光线照射到不平坦的表面，反射光线照射到各个方向这种反射叫做漫反射。

方向反射：介于漫反射和镜面反射之间的反射称为定向反射，也称为非朗伯反射，其特点是各个方向都有反射，各个方向的反射强度不均匀。

表面光滑的物体容易形成光的镜面反射和刺目的眩光，而看不清物体。

通常情况下，物体的形状和存在是可以通过光的漫射来区分的。

由于空气中的尘埃造成的光线扩散，日落后可以暂时看到物体。无论是镜面反射还是漫反射，都要遵守反射定律。

镜面反射和漫反射都遵循光反射定律。

入射点：入射光和镜子的交点；

法线：通过入射点并垂直于镜面的直线称为法线；

入射角：入射光线与法线之间的角度称为入射角；

反射角：反射光与法线之间的角度称为反射角。

1.反射角等于入射角，入射光与平面的夹角等于反射光与平面的夹角。

2.反射光和入射光位于法线的两侧。

3.反射光入射光和法线都在同一平面上。

1．共面 的法线是反射光和入射光的角平分线所在的直线。

2．相对侧 上的入射光和反射表面之间的夹角和入射角之和为90°

3．等角 反射角等于入射角。反射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小。

4．可逆 光路可逆

如图1（甲）射线B0与原始反射射线3相反（图乙）入射光的方向会打在界面上，反射光OA肯定会逆着原入射光AO射出来。

根据光的反射定律做光路图

具体作法：首先找到入射点，垂直于界面的法线是反射光和入射光夹角的平分线。如果对应于入射光的反射光被确定，则反射光由入射光确定、法线确定入射角和反射光所在的平面，然后根据光的反射定律中反射光位于法线的另一侧，反射角等于入射角的特性来确定反射光。

性质

反射是光的一个重要特性。中国在古代就有丰富的这方面的知识，这反映在许多实际问题中。

对人类来说，光的最大反射发生在月球上。我们知道，月亮本身并不发光，它只是反射太阳光。相传为记载夏、商、此事在三朝史实《书经》中有所提及。可见当时人们已经有了光反射的概念。战国时期《周髀》这本书里明确指出：月有阳光，月色有生命，化作一轮明月。在西汉，人们简单地说“月如镜体”可见我们对光的反射现象有了更深的理解。《墨经》致力于一个光的反射实验：用镜子把阳光反射到人体上，可以使人体的影子介于人体和太阳之间。这不仅论证了光的反射现象，也很可能解释了月神的成因。

成像

平面镜成像是光反射的结果。中国古代在这方面很有创造力。最早的时候，人们把静止的水面作为光的反射面，当作镜子使用（图十二），这镜子叫做“监”西周金文里的“监”笔迹看起来像一个人弯腰在装满水的盘子里给自己拍照。这说明利用水面反射成像的方法在三四千年前就已经流行了。到了明清时期，一些贫困家庭还在使用“水镜”没有 屠夫胡《儒林外史》叫他的女婿去撒尿，因为他的女婿太热了，所以他给自己拍了一张照片？虽然这并不优雅，但仍是水镜遗风，胡屠夫绝不是发明者。到了周代中期，随着冶炼技术的进步，水镜逐渐被金属反光板所取代，这种反光板只在“监”字的边旁加以“金”，成了“鉴”或“鉴”，就是现在大量出土的所谓铜镜。至于玻璃（反射）镜，那就更晚了。

墨经

对平面镜反射成像规律的研究是在周后期进行的。《墨经》中指出：平面镜形成的像只有一个；像的形状、颜色、远近、倒置的，都是一样的物体。它还指出：物体越靠近镜子，图像越靠近镜子物在远方，象也在远方有对称关系。这个总结完全正确。

球面镜

春秋战国时期也出现了球面镜，即所谓的球面镜。凹凸反射面不同，可分为凹球面镜和凸球面镜。放在镜子前面的物体可以在镜子中成像。凹面球面镜可以使一束平行光反射并交叉在一点，这一点称为焦点。凸球面镜是发散镜，焦点是虚焦点。因为太阳和太阳s射线含有热能，它们聚集在一点，投向物体，不仅亮度大，而且产生的热量多，能使物体温度升高，着火。注：唐 不要把凹面镜和凸面镜与凹透镜混淆。凸透镜会聚平行光，有焦点；凹透镜发散平行光并具有虚焦点。光路是可逆的）

在欧洲，据说在古希腊，罗马人开了一艘大型的军船去攻打锡拉丘兹。当时的物理学家阿基米德（从公元前287年到公元前212年）我曾经用一面巨大的凹面镜对着太阳，把战舰上的光聚集起来烧掉，从而赢得了战争。当然，这只是传说。在中国古代，凹面镜真的是人们取火的一大工具。

用来取火

早在周朝，中国就知道利用这种反射现象生火。当时这种取火用的凹面镜叫“阳燧”据《庄子》记载：阳隧道见太阳，烧成一团火。西汉《淮南子》年进一步指出，凹面镜用于对日取火，艾草等引火物放置位置不宜离镜太远，也不宜太近。其实这里指出了艾草一定要放在重点。到了东汉时期，人们对光的反射有了更多的了解，了解到除了特殊的正隧道，任何凹球面反射面只要擦得足够亮，都可以聚焦到太阳上。当时有人用金属杯底聚焦太阳生火，还有其他用途。这表明人们 的理解范围扩大了。对于凹面镜和宋人沈括对此作了分析。他在《梦溪笔谈》中说：杨翔 s的脸是空心的，对着阳光，所有的光线都聚集在里面，离镜子一两寸，大如麻，碰到什么东西就会生气这是腰鼓最细的地方。意思是阳穗的反射面是凹的，对着太阳，光在一点反射（即焦点）这个离镜子一两寸，芝麻豆那么大，落在物体上就会发火，好像是腰鼓最薄的地方。这里正确描述球面镜反射的光，描述焦点和焦距。特别是能指出重点，就像腰鼓最细的地方，生动具体，容易让人理解。据沈括说，当时对这类知识的研究叫做“格术”，这就构成了一门专门的学问，一定很深入，但是已经失传了，很可惜。

技艺

古人用什么方法使铜镜正面有类似镜背的花纹痕迹？据沈括 s的记载，宋代以前的人认为是因为镜背上有凸出的花纹，所以各个地方的厚度不一样，铸造时冷却是有顺序的，收缩的程度也不一样，从而形成了镜面“隐然有迹”这个解释得到了沈括的认同，本世纪很多外国科学家也认同。1975年，被实验证明是正确的。但是一位名叫吴的元代考古学家提出了另一种解释。他说，在镜子上嵌入另一种铜质材料，图案和背面一模一样，然后抛光，镜子就可以了“隐然有迹”这样镜子各个部分反射光线的能力是不一样的，所以你可以看到反射亮区的图案。这个解释也是真的，我的秋艳曾经亲眼看到有人打破一面透明的镜子来检查并证明它是真的。后来明代科学家方以智支持这种解释，并加以补充。这是毫无疑问的。除了这两种方法之外，还有一种方法，就是在铸造铜镜后，用榻磨棒在镜面上刮磨，薄的部分会在压力下被磨薄，向一处微微凸起去掉压力后，这些薄的部分还是会稍微突出来比如用水银膏打磨镜面，可以让薄的部分稍微膨胀，凸出更多，所以镜面也会“隐然有迹”了。这种方法传到了日本，他们现在还在用这种方法制作透明的镜子。在欧洲依法试生产也会成功。从上面可以看出，中国古代制造透明镜子的方法多种多样。无论采用哪种方法，制作一面成功的透明镜面，工艺要求都非常高。It 在古代能做到这一点真是太神奇了。可惜这种绝招“终秘不宣”It 可惜透明镜的制作技艺失传了！

不同光反射

8、当光被反射时，一部分会被物体吸收。

各光是有红、绿、蓝色三色光以不同的比例混合。除了黑色，我们能看到的所有东西都应该反射光。白色物体反射所有光线，看起来是白色的，而灰色物体也反射所有颜色的光线，但只是一部分。其他物体反射的光只要是任何颜色都可以按一定比例混合。

附：红光加绿光就是黄光，绿光加蓝光就是蓝光，红光加蓝光就是紫光，红绿蓝加起来就是白光。

白光通过棱镜时，不同颜色的单色光偏转程度不同，红光最小，所以在光屏上成像时一个板在上面，蓝色最大。

透明体的颜色由透射光的颜色决定。光穿过透明体，透明体是什么颜色，就能穿过什么颜色的光）

不是，透明体的颜色是由反射光的颜色决定的。当光遇到透明体时，不管透明体是什么颜色，都能反射任何颜色的光）

目的和要求

总结光线在物体表面反射的规律：

1．反射光与入射光和法线在同一平面，反射光和入射光在法线两侧分离。

2．反射角等于入射角。

仪器和器材

光反射演示器的结构如图2所示．3－1，m是设置在木板上的平面镜，白屏E垂直固定在木板上，白屏F可以绕垂直于镜子的ON轴旋转，E、f屏画以O为圆心的弧线，标有刻度。

平行光源（J2501光盘的光源），低压电源（J1201型）

实验方法

1．调整光源的位置，使光束沿着平面e中的任意直线AO照射到平面镜上的O点。绕ON轴旋转平面F，寻找O点反射的光只有当平面F和平面E在同一平面时，才能在平面F上看到反射光，当平面F在其他位置时，平面F上没有反射光。得出反射光与入射光和法线在同一平面，反射光和入射光在法线两侧分离的结论。

2．当平面F和E在同一平面时，观察到光的反射，从E、读取f屏幕上的入射角、反射角等于入射角。

3．改变平面E中入射光的角度，重复步骤2。总结反射定律。

4．首先，使平面F和E成任意夹角。转动光源的位置，看到E面的反射光。转动平面E，找到入射光和法线所在的平面，加深对反射定律的理解。

1．初中生缺乏空间想象力，很难理解反映法中线和面的空间关系。在实验过程中，要注意帮助学生建立空间的概念，直观地建立光的反射像。

2．入射光是具有一定宽度的光带为了在光屏上显示光的传播路径，入射光带的轴线需要与光屏形成一个小角度。同样，反射光也是有一定宽度的光带因此，当平面E和F有一个小角度时，光屏F上仍然可以有短的亮线。实验时要注意尽可能减小光带的宽度，避开这个小角度位置，以免混淆。

1．平行光源除了J2507光盘的光源外，还可以使用激光、手电筒（才能有更好的对焦效果）或日光。这个实验对光源有两个要求：

1）宽光束光源需要配备狭缝，通过狭缝取一束细的平行光作为入射光；

2）投射在镜面上的光的角度可以改变。比如以太阳光为光源，一束太阳光可以借助一对平面镜Q1和Q2投射到平面镜M上，稍微移动和旋转平面镜Q2就可以改变投射到O点上的光线的角度（图2．3－2）

2．光的反射实验也可以用密勒仪（图2．3－3）或圆形光盘（包括在J2501光盘中）来做。由于这些仪器中的反射镜可以绕入射点O旋转，所以验证反射角等于入射角是很方便的，但对反射镜的解释比较困难、法线、入射光和反射光之间的空间关系。

提示：本小实验可辅以“光现象”物理实验教学的一部分，以培养和提高学生 实验能力和素养。

让光线逆着反射光到镜子的方向，你可以看到反射光逆着原来入射光的方向出射。

这说明光路在反射时是可逆的。

光也是一种波，光波的反射原因可以用著名的现象学理论惠更斯原理来解释。

如右图所示，一系列平行光波射向障碍物（或平面镜），这个光波的三条波线（光线）因为波线与障碍物有一个角度，所以到达障碍物的时间是不一样的波浪线A现在到达障碍物的A点，穿过A就是波浪线B和C的垂直线，虚线AC。那么当波线A到达A点时，波线B刚好到达B点，波线C刚好到达C点。当波线A到达障碍物上的A点时，就会形成新的波源（即子波源A）并以循环的方式向各个方向传播新的波浪线。假设c从点c到障碍物的c’当一个点所需的时间与每条波线的速度完全相同时，那么波源A在t 时间内绕行一周（即圆A的半径）而波线B在t 时间内经过障碍物上的B点到B点’一个点以小波源的形式传播的距离的总和（B’的半径）相等，都为长度（因为三个波的速度和时间相等，所以传播距离相等）此时过C’P点）做圆A和圆B’的切线，切点是因为c’还会形成小波源，向四周发射波，但此时波面还没有形成，所以c’点可以视为圆C’根据惠更斯原理，图中蓝线是三个子波源形成的三个波前的包络面（反射后形成的新波前），形成的新波线始终垂直于包络面，连线长度等于各自的半径。

所以入射角等于反射角，证明了波线AM确实是波线A的反射波线，同样证明了波线BN和c’P）也是反射波线。

以上过程解释了光作为波的反射原理。全反射光由光密（即光以低速传播的那种）媒质射到光疏（也就是说，光以高速传播）当到达介质的界面时，它们全部被反射回原始介质的现象。

当光照射到两种介质的界面上时，它只会反射而不会折射．当光从致密介质发射到疏水介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到一定值时，折射角会达到90°此时，光稀疏的介质中不会有折射光只要入射角大于上述值，就不会发生折射，这就是全反射．所以全反射的条件是：1光线必须从光密介质到光疏介质．②入射角必须大于临界角。

例1

举枪瞄准时闭上一只眼睛为什么？

解析：我们知道在枪管的前端有一个瞄准具当我们闭上一只眼睛，观察到瞄准器挡住了目标，就意味着瞄准器、目标和眼睛在一条直线上，也就是说，是对准目标的其实这就是光在同一均匀介质中直线传播的原因。

例2

当光垂直入射到平面镜上时，反射光和入射光之间的夹角为_如果入射光方向不变，平面镜旋转角度A时，反射光与入射光的夹角为_

解析：当光垂直入射时，反射光将相对于入射光反射，并且入射光将、法线、反射光的三条线重合，反射角为0，入射角为0，所以反射光与入射光的夹角也为0。平面镜旋转时，法线与入射光形成一个夹角，这个夹角就是平面镜旋转的角度，所以入射角为a，反射角也为a，所以反射光与入射光的夹角为2a。

例3

为了使反射光和入射光之间的夹角为直角，入射光和平面镜之间的夹角应该为_

解析：根据反射定律，：反射角等于入射角如果反射光与入射光的夹角为直角，那么反射角等于45°  ，入射角也等于45° 3356，入射光与镜面的夹角应为45度。

例4

入射光与平面镜的夹角为，则反射角应为_

解析：首先要明确入射角。入射光与平面镜的夹角为，所以入射角为，因为入射角是入射光与法线的夹角，法线垂直于镜面，反射角等于入射角，所以反射角也等于。

例5

如图2所示，光线 打在平面镜上，反射光线向 方向出射请画出平面镜的位置。

解析：将反射光与入射光 和 连接，在 处交叉点就是入射点，因为反射角等于入射角，法线就是 的平分线，法线垂直于平面镜，这样就可以画出平面镜的位置。

具体作法是：在点 连接 和 ，然后画 的平分线，就是法线（注意画虚线）然后 垂直于法线 来表示平面镜。如图3。

例6

无法用光的直线传播来解释的现象是（

A、日食和月食B、影子的形成

C、小孔成像D、有闪电时，先看到闪电，再听到雷声

解析：当月球运行到太阳和地球之间，且位于同一直线上时，由于光沿直线传播，月球阻挡了太阳射向地球的光，发生了日食。当地球运行到太阳和月球之间，处于同一条直线上时，地球挡住了太阳射向月球的光，月食就发生了。阴影的形成是光线沿直线传播时，不透明物体留下的阴影面积。针孔成像也是由于光线沿直线传播，蜡烛光穿过针孔在屏幕上形成倒置的蜡烛火焰像。因此，选项a、B、c可以用光的线性传播来解释。雷击时，你先看到闪电，然后听到雷声，因为光在空气中的传播速度比声音快得多，所以选项D不能用光的线性传播来解释。

例7

晚上在桌子上铺一块白布，在白布上放一面小平面镜面朝上，让手电筒的光线照在平面镜上从侧面看，白布是亮的，但平面镜是暗的为什么？

解析：因为镜面非常光滑，垂直入射到镜面上的光被垂直反射回来，其他方向的光很少从侧面看，基本没有光线进入眼睛，所以平面镜看起来比较暗。白布表面粗糙，入射到白布上的光是漫反射而不是镜面反射，反射光可以向各个方向发射，所以从侧面看白布更亮。

漫反射

不平整的表面会向各个方向反射光线，这种反射就是漫反射

例如，当阳光照射到镜子上时，你可以在反射光的方向看到耀眼的光。如果太阳照在白纸上，无论是哪个方向，都不会刺眼。

原来镜子很光滑，但是看起来很平整的白纸其实细节不平整。这是使用 漫反射。