光的反射（改变传播方向返回原物质的现象）
VLoG
次浏览
更新时间：2023-05-16
光的反射
改变传播方向返回原物质的现象
形成
光射到两种不同介质的分界面上时，便有部分光自界面射回原介质中的现象，称为光的反射。
分类
分布
反射定律
1.反射角等于入射角，且入射光线与平面的夹角等于反射光线与平面的夹角。
光的反射
2.反射光线与入射光线居于法线两侧。
3.反射光线，入射光线和法线都在同一个平面内。
四大特性
2．异侧 入射光线与反射面的夹角和入射角的和为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，减小而减小。
4．可逆 光路是可逆的
如图1（甲）中光线BO逆着原来的反射光线（图乙）的方向射到界面上，这时的反射光线OA定会逆着原来的入射光线AO的方向射出去。
根据光的反射定律作光路图
具体作法：先找出入射点，过入射点作垂直于界面的法线，则反射光线与入射光线的夹角的角平分线即为法线。若是确定某一条入射光线所对应的反射光线，则由入射光线、法线确定入射角的大小及反射光线所在的平面，再根据光的反射定律中反射光线位于法线的另一侧，反射角等于入射角的特点，确定反射光线。
研究
成像
平面镜成像，就是光线反射的结果。中国古代在这方面是很有创造性的。最早的时候，人们用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”字写起来很像一个人弯着腰向盛有水的盘子里照自己的像。这说明在三四千年前，就盛行着利用水面反射成像的方法。到了明清时代，一些穷苦人家也还使用着“水镜”。《儒林外史》里写的胡屠户，不是要他那个官热太盛的女婿范进，去撒尿照照自己的形容吗？这话虽不大雅，但还是一种水镜的遗制，胡屠户决不是发明者。到了周代中期，随着冶炼工艺的进步，才渐渐以金属反射面代替水镜，这才在“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了。至于玻璃（反射）镜，那就更晚了。
影响
用来取火
中国远在周代就知道利用这种反射现象来取火。那时把这种取火用的凹面镜叫做“阳燧”。《庄子》里面就记载说：“阳隧见日，燃而为火。”到了西汉的《淮南子》里就进一步指出，用凹面镜对日取火，艾草之类的引火物，放的位置既不能离镜太远，也不能太近。这里实际上就是指出，艾草必须置于焦点之上。在东汉时候，人们对于光的反射知识更加丰富了，了解到除了专用的阳隧外，凡是呈凹球面状的反射面，只要摩擦得足够光亮，都可以对日聚焦取火。当时有人就用金属杯子的底部，对日聚焦取火，也还有用别的。这都表现了人们认识范围扩大了。对于凹面镜对日聚焦取火的原理，宋代沈括作了分析。他在《梦溪笔谈》中说：“阳燧面洼，向日照之，光皆聚于内，离镜一二寸，大如麻菽，着物则火发，此则腰鼓最细处也。”意思是，阳燧反射面呈凹形，对着太阳，光线经反射都聚于一点（即焦点），这一点距镜面一二寸，像芝麻豆子那么大，落到物体上就会发火，这一点好像是腰鼓最细的地方。这里把球面镜反射光线的情况正确地描述出来，并且对焦点和焦距都进行了描写。尤其是能指出焦点之所在，正像是腰鼓最细的地方，生动具体，使人们容易懂。据沈括说，当时这一类学问的研究叫做“格术”，既构成了专门学问，那一定是非常深入的，只是已经失传了，很是可惜。
相关题目
发光体置于球面镜前，光线经球面镜的反射，也能成像；这同平面镜反射成像是同样的道理，但情况要复杂得多。中国古代在这方面的研究有惊人的成绩，尤以《墨经》的记载为最早，而且达到了很高的水准。凸面镜成像的情况比较简单。不管物体放在镜前的什么它方，所成的像总是正立的缩小的一种。《墨经》只用“鉴团，景一”四个字把它总结了，意思是镜面呈凸形（团即凸），所成之像只有一种情况--一个像。至于四面镜，成像的情况要复杂一些。物体在球心以外，反射所成的像是缩小倒立的，在球心和焦点之间，可以用屏接着。物体在球心和焦点之间，所成的像是放大倒立的，在球心之外，也可以用屏接着。物体在焦点以内，所成的像是放大正立的，在镜的后面，无法用屏接着。《墨经》有这样一段记载：“鉴洼，景一小而易，一大而正，说在中之外内。”“洼”即凹，“鉴洼”就是指凹球面镜。“中”是指球心至焦点这一段。《经》文的意思是说：物在“中”之外，即球心以外，成的像是“小而易”，即缩小倒立的；物在“中”之内，即焦点至镜面之问，成的像是“大而正”，即放大正立的。这样，好像还漏掉一个“大而易”的像。其实并不是的。原来《墨经》作者有他们特殊的实验方法，即把观察者自己的身体当作物体。观察者从远处向镜面走来，当他还在球心以外，就看见自己的“小而易”的像；当走过了球心，进入球心和焦点之间（即“中”），理应有一个“大而易”的像，但在球心以外，即观察者的身后，所以看不见；再前进，走过了焦点，又看见自己“大而正”的像了。如此说来，这条记载是完全忠实的，正确的。不仅如此，直接由观察者去看自己的像，是一种很有意义的实验方法。隔了两千多年之后，即在本世纪初，号称世界最高学府的英国剑桥大学的物理试卷上，曾有过类似内容的题目。
凹面镜成像实验，沈括也做过；他把自己的手指当作物体，从镜面开始慢慢移去。他说：“以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。”沈括记载得很忠实。当手指在焦点之内，所成的像是一个正立的虚像。当手指渐渐远离镜面，移至焦点时，成像在无穷远，就“无所见”了。当手指移至焦点之外，就成为倒立的实像了。沈括的实验方法，同《墨经》所记的实验不同，他把物体与观察者分开，因而能够发现一个特殊点（即焦点），它是正像和倒像的分界点。这是一个十分重要的进展。此外，沈括还指出凹面镜成像和针孔成像有某些相似之处，并且用生动易懂的比喻来说明物与像的位置的相对关系，以及针孔和焦点的作用。这些都说明了沈括对问题研究的深入。
沈括还以他的科学素养，指出使用凸球面镜中存在的一些问题。当时有人发现有些古镜呈凸球面状，不懂此中奥妙，就把它磨平。沈括认为这是错误的。他指出，古人铸造反射镜，大镜子就呈平面，小镜子就呈凸面。凹镜照出人脸的像要大些，凸镜照出人脸的像要小些。用小镜看不到人脸的全像，所以把它做得稍凸一些，以便使人脸的像变小。这样，镜子虽小，仍然可以照见完整的人脸。造镜子时要考虑镜子的大小，以决定增减镜子的凸起程度，使人脸的像和镜子的大小相称。这个说明是完全正确的，反映出沈括能够利用自己的科学知识，解决生活中的实际问题，表现了一个科学家结合实际的正确态度。
中国古代研究球面镜的当然还不止这些，这里再举出一个人来，就是清代的虞兆隆。他在《天香楼偶得》中，批评沈括对凹球面镜成像的解释“亦未分明”。他用自己家藏的凹面镜做实验，发现那像“迫近则正，稍远则闪烁无定，再远之则皆倒矣，但所照甚为模糊，不若近照之明显。”他见到了几种情况，开始是正立的虚像，当物接近焦点时，像就“闪烁无定”了，过了焦点直至无穷远“则皆倒”。物在焦点以外所成的倒立实像比较“模糊”，确是事实。看来，他的观察是更仔细了。不但如此，他不满足于沈括用“中间有碍”那样抽象而笼统的解释。提出用“转照”的说法来解释凹面镜成像的倒立、模糊等现象。虽然虞兆隆的解释不见得十分正确，但却具体一些。
透光镜
说到反射，不能不介绍一下中国古代一件奇妙的镜子，那就是“透光镜”。“透光镜”的外形跟古代的普通铜镜一模一样，也是金属铸成的，背后有图案文字，反射面磨得很光亮，可以照人。按理说，当以一末光线照到镜面，反射后投到墙壁上，应当是一个平淡无奇的圆形光亮区。奇妙的是，在这个光亮区竟出现了镜背面上的图案文字，好像是“透”过来似的，故称“透光镜”。上海博物馆珍藏的一面西汉透光镜，背面有“见日之光，天下大明”八个字，甚至连同花纹都“透”在那个光亮区之中，清晰可见。这实在是令人难以设想的事。不但中国历代科学家都研究它，近代国外计多科学家也感到惊奇，把它叫做“魔镜”，纷纷研究它，企图揭开这个谜。在十九世纪一段时间曾引起热烈的讨论，但是都没有得到满意的回答。近几年，中国科学工作者运用现代科学技术手段对透光镜进行研究，获得了可喜的成就。
理论
铜镜是如何“透光”的？最早作这方面研究和记录的是沈括。他在《梦溪笔谈》里记载说：“世上有一种透光镜……把镜子放在日光下，背面的花纹和二十个字都透射在屋壁上，很清楚。有人解释说，由于铸铸时薄的地方先冷，背面有花纹的地方比较厚，冷得较慢，铜收缩得多一些，因此，文字虽在背面，镜的正面也隐约有点痕迹，所以在光线下就会颗现出来。我考察了一下，认为这个道理是对的。我家有三个这样的镜子，又看见别家收藏的，都是一样，花纹铭字丝毫没有差异，样式很古，唯有这种镜子能够透光，其他一些镜子，即使是薄的，也不能透光，想必古人另有制造的方法。”这里面，沈括解释“透光”的原理，主要一点就是“文虽在背，而鉴面隐然有迹。”这是十分正确的。因为镜背有花纹，致使镜面也呈相似的凹凸不平，但起伏尽小，肉眼不能察见。当它反射光线时，由于长光程放大效应，就能够在屏幕上反映出来。这个道理，清代物理学家郑复光也作了十分贴切的说明。他指出：静止的水面是很平的，但经它反射的光线投到墙壁上，也看到有点动荡，就因为水面实际上存在起伏的波纹。这个说明是多么具体而确切，以致在本世纪二一十年代英国物理学家布拉格，讨论“透光镜”时，对这个问题也作这样类似的说明。
技艺
古人究竟用什么方法使铜镜的正面能有相似于镜背的花纹痕迹呢？据沈括记载，宋代以前的人认为，那是因为镜背上有凸出的花纹，故各处的厚薄不同，铸造时冷却有先后，收缩程度有差异，因此形成镜面“隐然有迹”。这个解释为沈括所同意，本世纪许多外国科学家也都表示首肯。1975年有人还用实验方法证明它是正确的。但是元代的一位考古学家名叫吾丘衍，提出另一种解释。他说是在镜面用另一种铜料嵌入一幅和背面完全相同的花纹图案，然后磨平，镜面就能“隐然有迹”。这样，镜面各部分反射光线的能力大小不一样，所以反射的光亮区中就可以看到花纹图案了。这个解释也是通的，而且吾丘衍曾亲自眼看到有人为了验证其说，不惜打碎一面透光镜来检查，证明属实。后来，明代科学家方以智，支持这个解释，并加以补充。言之凿凿，不容置疑。除了这两种制法以外，还有一种方法，就是铸成铜镜后，用一榻压磨棒在镜面上刮擦压磨，薄处受压磨，向一处稍微鼓起，压力去掉以后，这些薄处仍稍凸出，如以汞膏磨镜，更可使薄处稍稍膨胀而更加鼓起，因而镜面也就“隐然有迹”了。这个方法传到日本，他们至今还在用以制造出透光镜来。欧洲依法试制，也得成功。由上述可知，中国古代制造透光镜的方法是多种多样的。不管用那种方法，要制成功透光镜，工艺要求都是很高的。在古代能够做到这个地步，实在令人惊叹不已。可惜这种绝招“终秘不宣”，使透光镜的制作技艺失传，真是可叹！
不同光反射
8、光在反射时有一部分光会被物体吸收。
各光是有红、绿、蓝三色光按不同比例混合而成的。我们能看见的物体除黑色外都要反色光。白色物体反射所有光，看起来就是白色，灰色物体也反射各色光但只反射一部分。其他物体只要是什么颜色就反射能按一定比例混合而本色的光。
附：红光加绿光是黄光，绿光加蓝光是青光，红光加蓝光是紫光，红绿蓝加起来就是白光。
透明体的颜色是由透过的光色决定的。（当光通过透明体时，透明体是什么颜色，就能透过什么颜色的光）
不透明体的颜色是由反射的光色决定的。（当光遇到不透明体时，不透明体是什么颜色，就能反射什么颜色的光）
实验
目的和要求
总结光射到物体表面上发生反射的规律：
1．反射光线跟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。
2．反射角等于入射角。
仪器和器材
【实验方法】
1．调整光源的位置，使一束光沿平面E内任一直线AO射到平面镜上的O点。绕ON轴转动平面F，寻求由O点反射的光线，只有当平面F和平面E在同一平面内时，才能在F上见到反射光线，平面F在其他位置时，F上都没有反射光线。得出反射光线跟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的结论。
2．平面F和E处在同一平面时，观察到光的反射，从E、F屏上读出入射角、反射角的值，得出反射角等于入射角。
3．在平面E内改变入射光线的角度，重复步骤2。总结得出反射定律。
4．先使平面F和E成任一夹角。转动光源的位置，在E平面内看到反射光线。转动平面E找到入射光线和法线所在的平面，加深对反射定律的理解。
实验要求
（1）宽光束光源都需配用狭缝，通过狭缝取一细束平行光作为入射光线；
（2）能够改变投射到镜面上光线的角度。例如，取日光作光源，可以借助于一对平面镜Q1和Q2使一束日光投射到平面镜M上，稍稍移动并且转动平面镜Q2，可以使投射到O点的光线的角度改变（图2．3－2）。
提示：本小实验可辅以“光现象”部分的物理实验教学，以此培养和提高学生的实验能力和素养。
让光线逆着反射光线的方向射向镜面，可以看到，反射光线逆着原来入射光线的方向射出。
这表明，在反射时，光路是可逆的。
原理
证明：射线
就是三条波线
的反射波线
解：利用初中全等三角形证明，由于三条波线彼此平行，所以
。因为在直角△ACP与直角△PMA中，
，所以
，所以
，所以入射角等于反射角，以此证明波线AM确实是波线a的反射波线，同理可证波线BN，C’（P）也是反射波线。
当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质．②入射角必须大于临界角．
临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时，才会发生全反射）
实质
典型例题
例1
打枪瞄准时要闭上一只眼，这是为什么？
例2
光线垂直入射到平面镜上时，反射光线和入射光线的夹角为____。若入射光线的方向不变，平面镜转动a角时，则反射光线与入射光线的夹角是______。
解析：当光线垂直入射时，则反射光线将逆着入射光线反射，此时入射光线、法线、反射光线三线重合，反射角为0，入射角为0，所以反射光线和入射光线的夹角也为0。当平面镜转动后，法线与入射光线产生了夹角，这个夹角就是平面镜转过的角度，那么此时入射角为a，反射角也为a，所以反射光线与入射光线的夹角为2a。
例3
要使反射光线与入射光线的夹角为直角，则入射光线与平面镜的夹角应为_____。
解析：根据反射定律可知：反射角等于入射角，如果反射光线与入射光线的夹角为直角，那么反射角等于45° ，入射角也等于45° ，而入射光线与镜面的夹角则应为45度。
例4
入射光线与平面镜的夹角是，则反射角应该是______。
解析：该题首先要弄清楚入射角。入射光线与平面镜的夹角是，那么入射角就是，因为入射角是入射光线和法线的夹角，法线与镜面垂直，又反射角等于入射角，所以反射角也等于。
例5
如图2所示，光线 射到平面镜上，反射光线沿 方向射出，请画出平面镜的位置。
解析：将反射光线与入射光线 和 连接起来，交于 点，点是入射点，因为反射角等于入射角，法线就是 的角平分线，法线与平面镜垂直，这样就可以画出平面镜的位置。
具体作法是：将 和 连接交于 点，然后画出 的角平分线，也就是法线（注意画虚线），再作 与法线 垂直表示平面镜。如图3。
例6
不能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
解析：当月球运行到太阳和地球之间，并且位于同一直线上时，由于光是沿直线传播的，月球挡住了太阳射向地球的光，便产生了日食现象。当地球运行到太阳与月球之间，并且位于同一直线上时，地球挡住了太阳射向月球的光，便产生了月食现象。影子的形成是由于光沿直线传播时遇到不透明的物体而留下的阴影区域。小孔成像也是由于光沿直线传播，蜡烛的光通过小孔后在屏上形成倒立的烛焰像。由此可知，选项A、B、C均能用光的直线传播来解释。而发生雷电时，先看到闪电，后听到雷鸣声是由于空气中的光传播速度比声音传播速度快得多的缘故，所以选项D不能用光的直线传播来解释。
例7
晚上，在桌上铺一白布，把一块小平面镜镜面朝上平放在白布上，让手电筒的光正对着平面镜照射，从侧面看去，白布被照亮，而平面镜却比较暗，为什么？
解析：因为镜面很光滑，垂直入射到镜面的光被垂直反射回去，射到其他方向的光极少，从侧面看去，基本上没有光线射入眼中，所以，平面镜看起来比较暗。而白布的表面比较粗糙，入射到白布上的光发生了漫反射而不是镜面反射，反射光线能射到各个方向，所以从侧面看到白布比较亮。
【漫反射】
凹凸不平的表面会把光线向着四面八方反射，这种反射就是漫反射
例如，阳光射到镜子上，迎着反射光的方向可以看到刺眼的光。如果阳光射到白纸上，无论在哪个方向，都不会感到刺眼。
原来，镜面很光滑，而看上去很平的白纸，细微之处实际是凹凸不平的。这就是利用了 漫反射。
