潜望镜和光的反射定律问题征解

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  同学们也许没有注意到,潜水艇的眼睛潜望镜最早是由我们所熟知的平面镜所组成的.图1就是最基本的潜望镜示意图.潜望镜是通过图示的管子的上下拐角处各安装一个平面镜,两块平面镜互相平行,都跟水平方向成45度角,在水面上的物体发出的光线经过两个平面镜反射后进入人眼中.世界上最早记载潜望镜原理的古书,是公元前2世纪我国的《淮南万毕术》.书中有这样一段话:“取大镜高悬,置水盘于其下,则见四邻矣.”古代,在我国一些深山古庙的屋檐下,常常倾斜地挂着一面青铜大镜,如果在庙门以内的地上放一盆水,对正镜子,这就做成了一个最简单的潜望镜,在水中就会映出庙门外的羊肠小道及过往行人.
   例1如果光线垂直射在平面镜上,反射角为 °.如图2所示,光与镜面成30°角射在平面镜上.这条光线经平面镜反射后,反射光线与入射光线的夹角为 °,若将平面镜转过α角,则入射光线和反射光线的夹角将改变 角.
  解析此类题主要考查的是反射定律的内容,同学们在运用光的反射定律解题时,要注意:(1)反射角和入射角都是光线和法线的夹角,而不是与镜面的夹角.
  (2)当入射角增大时,反射角也随着增大,但不管如何变化反射角始终等于入射角.
  (3)当入射光线垂直射到镜面时,入射光线和法线重合,入射角等于0°,反射角也为0°,不能误认为入射角和反射角都等于90°.
  (4)当光线或者镜面发生转动时,一定要抓住法线的位置始终是与镜面垂直的.
  (5)在光的反射现象中,光路是可逆的.
  本题顺次应填“0120 2α”.
  例2课堂上,老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示,得出了正确的结论.
  (1)根据光的反射定律,如果入射角为20°,则反射角的大小是 .
  (2)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如表所示.经检查,三次试验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背.你认为其中的原因应该是.
  解析本题是考查光的反射定律的探究实验,第1问利用反射角和入射角相等的关系可知反射角也为20°,第2问是同学们在平时实验时经常容易犯的一个小错误,他得到错误的结论并不是由于在做实验时读错角度所引起的,因为题目中已经说明三次实验中各个角度的测量是准确的.这时我们根据反射定律正确的数据应该分别为15°、30°、45°,对比题目中的角度我们发现刚好是互余的关系.所以错误之处是将反射角读成了反射光线和平面镜的夹角.
  答案(1)20; (2)将反射光线与反射面(或镜面)的夹角作为反射角.
  例3光学实验课时,小叶用激光灯对着光滑的大理石地面照射(如图2),无意中发现对面粗糙的墙壁上会出现一个明亮的光斑,而光滑地面上的光斑很暗,对此现象解释较合理的是().
  A.地面吸收了所有的光
  B.墙壁对光发生漫反射
  C.地面对光发生漫反射
  D.墙壁对光发生镜面反射
  
  
  解析光的反射主要分为漫反射和镜面反射,我们看到某个物体反射的光线较亮并不一定是镜面反射,主要是根据进入人眼的光线的多少来确定,进入人眼的光线越多人感觉就越亮.所以在解这类问题时先要判断是何种反射,然后再去判断进入人眼光线的多少.当用激光去照射光滑的大理石地面时发生的是镜面反射,反射的光线再到粗糙墙壁上时是漫反射.镜面反射的光线不能进入人眼,而漫反射反射的光线能进入人眼,虽然少但是比镜面反射进入人眼的光线多,所以人感觉地面是暗的,而粗糙的墙壁是亮的.应选B.
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