华庆富

课本实验再现

如图4.2-2所示，是人教版探究光反射时的规律实验装置。通过这个实验，我们可以探究出反射角与入射角的大小关系，探索反射光线、入射光线、法线的位置关系。

如图4.2-3所示，我们可以利用平面镜、激光笔、纸板（纸板F可绕ON翻折）等器材，探究光的反射定律。

图甲中，用激光笔沿AO方向入射，当入射光线与平面镜夹角为60°时，确定反射光线的位置。可以测量出入射角大小为30°、反射角的大小为30°。

将纸板F绕ON向后折，纸板F上不会看到反射光线。这一步骤的目的是探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。

图乙中，若让另一束光线沿BO方向射向平面镜，反射光线会沿着OA方向射出。这一现象说明，在反射现象中，光路是可逆的。

为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律，接下来的操作是：多次改变入射角大小，测量每次对应的反射角和入射角的大小。这是因为只进行一次实验，根据一次测量就得出实验结论，实验结论不具有普遍性。

图丙中，保持入射光线AO不变，将平面镜绕入射点旋转，使入射角增大20°，则反射光线偏转的角度为40°。这是因为保持入射光线AO不变时，将平面镜绕入射点旋转，使入射角增大10°，此时入射角为：∠AON′＝30°+20°＝50°，因为反射角等于入射角，所以转动前入射光线与反射光线的夹角∠AOB＝30°+ 30°＝60°。转动后20°后，此时入射角∠AON′ ＝50°，因为反射角等于入射角，所以转动后入射光线与反射光线的夹角∠AOB′ ＝50°+ 50°＝100°，则反射光线偏转的角度：∠BOB′ ＝∠AOB′－∠AOB＝100°- 60°＝40°。

实验反思：当纸板F先后转动时，纸板B上看不到反射光线，但是因为我们并没有看到反射光线在哪里，所以对于“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”的结论，还是有所怀疑。

实验改进之一：将F纸板分为上下两半

如下图所示，为了进一步确定反射光线的位置，小明将纸板F沿PQ剪开，把上半部分向后折，会发现只在纸板F下半部分会看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

实验反思：纸板要与平面镜垂直放置，如果不垂直会出现什么情况？

实验改进之二：将纸板整体倾斜放置

如下图所示，放置纸板时不是竖直立在平面镜上，而是与镜面有一倾角，则在纸板上不能看到反射光线，那么此时的反射光线在纸板前方。

这是因为当纸板没有竖直立在平面镜上，而是与镜面有一倾角时，法线因为垂直于水平放置的平面镜，所以不在纸板上，且入射光线与法线构成的平面在纸板的前方，根据光的反射定律可知反射光线、入射光线、法线在同一平面内，故不能在纸板上看到反射光线，且此时反射光线应在纸板前方。

实验拓展

如果入射光线贴着竖直放置的纸板垂直于镜面入射，反射光线在哪里？

如图一所示，让红、绿、蓝三束不同颜色的激光射向平面镜的同一点O，其中蓝色激光垂直平面镜入射；在白纸上用笔描绘出光路，记录的结果如图二所示。

在图二中，反射光线B的颜色是绿色，我们没有找到蓝光的反射光束，但是不能认为：当光垂直平面镜入射时，不存在反射光，因为当光垂直平面镜入射时，入射角等于0°，反射角也等于0°，反射光线也是垂直于镜面返回，没有找到蓝光的反射光束的原因是反射光束和入射光重合了。

回到开始的问题，当F纸板向前折转时，纸板上还是可以看到反射光线，这是因为实验中的入射光应该是一条光线，是理想情况，而我们实际操作中选取的是一束光线，有一定的宽度，在纸板前面会有少量的反射光，所以纸板向前折转时，还是会接收到一些光束，因此该实验最好不要向前折转F紙板。

向后折转F纸板时，纸板上看不到反射光，如果此时在F纸板折转前的原位置能够让我们看到反射光，那么我们对于“反射光线、入射光线和法线在同一平面内”的结论就会深信不疑。为了看到反射光，可以在F纸板前喷烟雾（比如在前面点燃蚊香）或者用喷壶喷水雾，利用光的漫反射，就可以在F纸板的原位置上看到反射光线了。