【典例2】在图4.2-3中,OB为反射光线,请根据反射定律画出法线ON和入射光线AO。

图4.2-3
解析 ①先画法线ON(垂直于镜面且用虚线表示);②根据反射角∠BON等于入射角∠AON确定入射光线的方向,在法线右侧画出入射光线AO;③在入射光线AO上标上箭头。如图4.2-4所示。

图4.2-4
答案 见解析
答案:解:
① 过入射点O作垂直于镜面的虚线,该线即为法线ON,在法线与镜面的夹角处标注直角符号。
② 根据光的反射定律,反射角等于入射角,在法线的另一侧(与反射光线OB分居法线两侧)画出入射光线AO,使入射角∠AON与反射角∠BON大小相等。
③ 在入射光线AO上标注指向入射点O的箭头,最终完成的光路图如图4.2-4所示。
解析:
【分析】
要解决该作图题,需依据光的反射定律:反射光线、入射光线与法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。首先找到反射光线OB与镜面的交点(入射点O),第一步先确定法线:法线是垂直于镜面的虚线,过O作垂直镜面的虚线即为法线ON;第二步画入射光线:根据反射角等于入射角,结合反射光线与入射光线分居法线两侧的规律,在法线另一侧画出入射光线AO,使∠AON=∠BON;最后在入射光线AO上标注指向O的箭头,完成光路。
【解析】
① 确定入射点O,过O作垂直于镜面的虚线,标注直角符号,该虚线即为法线ON;
② 根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射光线OB与入射光线AO分居法线两侧,在法线的另一侧画出入射光线AO,使入射角∠AON与反射角∠BON大小相等;
③ 在入射光线AO上标注指向入射点O的箭头,完成光路图。
【答案】
见上述解析步骤,最终光路图如图4.2-4所示。
【知识点】
光的反射定律、光路图绘制
【点评】
本题考查光的反射定律的应用,是光学基础作图题,需掌握法线的画法及反射角与入射角的关系,属于常规基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
1. (2023·四川自贡) 小王同学在家里将一个平面镜放在水平桌面上,再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直地立在平面镜上,以此来探究光的反射规律。通过测量,他发现此时入射光线与平面镜成$50°$夹角,如图4.2-5所示,下列说法正确的是(
B
)

A.反射光线与镜面的夹角是$40°$
B.入射角增大$10°$,反射光线与入射光线的夹角增大$20°$
C.若将纸板NOF向后折,则反射光线会消失
D.光在纸板上发生了镜面反射
答案:1.B
解析:
【分析】本题考查光的反射定律的应用,需明确入射角是入射光线与法线的夹角,反射角等于入射角,同时要理解实验中纸板的作用、镜面反射与漫反射的区别。首先根据入射光线与镜面的夹角算出入射角,再逐一分析各选项:
1. 入射角定义:入射光线与法线的夹角,已知入射光线与平面镜成50°,则入射角为90°-50°=40°,反射角等于入射角,也为40°。
2. 分析选项A:反射光线与镜面的夹角=90°-反射角=90°-40°=50°,故A错误。
3. 分析选项B:入射角增大10°后变为50°,反射角也变为50°,此时反射光线与入射光线的夹角为50°+50°=100°,原来的夹角为80°,增大了20°,故B正确。
4. 分析选项C:将纸板NOF向后折,反射光线仍存在,只是不在纸板上,无法在纸板上看到,故C错误。
5. 分析选项D:纸板表面粗糙,光在纸板上发生漫反射,故D错误。
【解析】根据光的反射定律:反射角等于入射角,入射角是入射光线与法线的夹角。
由题知入射光线与平面镜成50°,则入射角$i=90°-50°=40°$,反射角$r=i=40°$。
选项A:反射光线与镜面的夹角$=90°-r=90°-40°=50°≠40°$,A错误。
选项B:入射角增大10°后,$i'=40°+10°=50°$,反射角$r'=50°$,反射光线与入射光线的夹角$=i'+r'=50°+50°=100°$,原夹角为$40°+40°=80°$,故增大了20°,B正确。
选项C:纸板NOF向后折,反射光线仍存在,只是不在纸板平面内,不会消失,C错误。
选项D:纸板表面粗糙,光在纸板上发生漫反射,而非镜面反射,D错误。
【答案】B
【知识点】光的反射定律、入射角与反射角
【点评】本题是光的反射定律的基础应用题,需准确掌握入射角、反射角的定义,理解反射定律的内容,区分镜面反射与漫反射,以及实验中纸板折转的现象,难度适中。
【难度系数】0.5
2. “探究光的反射定律”的实验装置如图4.2-6甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD能绕垂直于CD的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。

图4.2-6
(1)实验前,应将纸板垂直放置在平面镜上。移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿
顺时针
方向转动。
(2)移动激光笔,使入射角为$45°$,测得反射角也为$45°$,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥之处?
一次实验得出的结论具有偶然性
。
(3)如图4.2-6乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光呈现,此现象说明:
入射光线、反射光线、法线在同一平面内
。
(4)实验结束后,同组的小明和小刚都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果他俩谁都没能做到,你认为没能做到的原因是:
在反射现象中,光路可逆
。
答案:2.(1) 顺时针
(2) 一次实验得出的结论具有偶然性
(3) 入射光线、反射光线、法线在同一平面内
(4) 在反射现象中,光路可逆
解析:
【分析】
本题围绕“探究光的反射定律”实验展开,需结合光的反射定律内容、实验设计的科学性、光路可逆性等知识点分析各问题:
(1)根据反射角等于入射角,入射光线转动方向与反射光线转动方向相反,可判断反射光束的转动方向;
(2)实验结论的得出需多次实验避免偶然性,仅一次实验无法得到普遍规律;
(3)纸板翻转后无法看到反射光,说明反射光线、入射光线与法线的位置关系;
(4)利用光的反射中光路可逆的特点分析两人能否互相看到眼睛。
【解析】
(1)当入射光束绕O沿逆时针转动时,入射角增大,根据反射角等于入射角,反射角也增大,反射光线会远离法线,因此反射光束沿顺时针方向转动;
(2)仅通过一次实验得出“反射角等于入射角”的结论,实验次数过少,结果具有偶然性,无法得到普遍适用的规律;
(3)将纸板右半部分绕ON向后翻转后,左右纸板不在同一平面,此时纸板上无反射光,说明入射光线、反射光线和法线必须在同一平面内;
(4)光的反射现象中光路是可逆的,若小明能看到小刚的眼睛,那么小刚必然也能通过镜子看到小明的眼睛,因此两人都无法做到只看对方眼睛而不让对方看到自己。
【答案】
(1) 顺时针
(2) 一次实验得出的结论具有偶然性
(3) 入射光线、反射光线、法线在同一平面内
(4) 在反射现象中,光路可逆
【知识点】
光的反射定律、光路可逆性、实验探究的科学性
【点评】
本题全面考查光的反射定律实验的核心要点,包括实验操作、结论推导、现象分析及实际应用,是光学基础实验的典型题目,需学生熟练掌握相关规律和实验逻辑。
【难度系数】
0.5