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反射定律

物理术语

反射定律指光射到一个界面上时，其入射光线与反射光线成相同角度。光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。而反射时会出现以下情况：

简介
反射定律指光射到一个界面上时，其入射光线与反射光线成相同角度。光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。而反射时会出现以下情况：
反射线跟入射线和法线在同一平面内。反射线和入射线分居法线两侧，并且与界面法线的夹角（分别叫做入射角和反射角）相等。反射角等于入射角。
光从一种均匀物质射向另一种均匀物质时，会在它们的分界面上改变传播方向。此时，入射光线，反射光线，法线在同一平面内。
发展简史
光的反射定律由法国土木工程兼物理学家菲涅耳(1788～1827)提出。他发现了反射/折射与视点角度之间的关系。因此，光的反射又称为菲涅尔反射。
如果你站在湖边，低头看脚下的水，你会发现水是透明的，反射不是特别强烈；如果你看远处的湖面，你会发现水并不是透明的，但反射非常强烈。这就是“菲涅尔效应”。
在真实世界中，除了金属之外，其它物质均有不同程度的“菲涅尔效应”。
定律定义
（1）光反射时，反射光线、入射光线、法线都在同一平面内。（同一平面内）
（2）光反射时，反射光线、入射光线分居法线两侧。（居两侧）
（3）光反射时，反射角等于入射角。（角相等）（∠r=∠i）
总结：当光射到物体表面时，有一部分被物体表面反射回去，这种现象叫做光的反射。
特殊情况：
垂直入射时，入射角反射角都是零度， 法线、入射光线、反射光线合为一线。
理解
由入射光线决定反射光线，叙述时要先叙述入射光线如何变化，再叙述反射光线如何变化。
发生反射的条件：两种介质的交界处；发生处：入射点；结果：返回原介质中 。
反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角也变为零度。
上述反射定律只适用于各向同性介质的界面，且只解决光线的传播方向问题而不涉及反射时的能量分配问题。光的反射与力学中弹性小球在光滑桌面上的反弹十分相似，I.牛顿曾经根据光的微粒说（见光的二象性）证明过反射定律。
光的反射定律最初是从实验得出，根据费马原理可证明，也可从光的波动观点出发借助于惠更斯原理（见惠更斯-菲涅耳原理）从几何上加以证明，或从电磁场的边界条件出发从理论上证明。
镜面反射与漫反射
镜面反射
平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线（反射面是光滑平面） 。
漫反射
平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去，即在各个不同的方向都能接收到反射光线（反射面是粗糙平面或曲面）。
但无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律；漫反射只由于反射表面不平 行成不规则的反射 就是在不平的表面有些弧状或尖锐的行状 假设有一条光线射到上面 做其切线做为平面作反射线 这样就有许多的细小的“镜子”够成漫反射。
注意：在光的反射中光路可逆。
定律深度理解
可归纳为：“三线共面，两线分居，两角相等”。光具有可逆性。光的反射现象中，光路上是相等的。
实验验证
光的反射规律实验
实验目的：找出光反射时的规律。
实验器材：平面镜，纸板，激光笔，直尺，量角器，笔。 实验步骤：
实验中研究光的反射，其中选择对光反射能力强的平面镜做反射面，用白色硬纸板和白纸显示光束传播的路径。
（1）三幅图分别为甲、乙、丙，按图甲所示，先使E、F成为同一平面，使入射光线沿纸板射向镜面上的O点，观察从镜面反射的光线的方向。
（2）改变入射光线的方向，观察反射光线的方向怎样改变。
（3）按图乙那样，把纸片F向前折或向后折。
反射角和入射角的关系做实验研究，可采取如丙图所示的实验装置。
①一张16 K的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上，在白纸中间画出直线ON作为法线；在ON的一侧画几条角度不同的直线OA、OA1、OA2。
②让从手电筒前面纸缝中射出的光分别沿OA、OA1、OA2射向镜面，观察反射光线。
③分别在每条反射光线的位置上用大头针扎一个孔B、B1、B2。用刻度尺画出直线分别将OB、OB1、OB2连接起来。
④再用量角器量出反射角（r）和入射角（i）的大小，并记录大小进行比较。
⑤使光线分别沿OB、OB1、OB2射向镜面，观察每条反射光线的方向。
分析和论证：
(1)上述步骤1和2可看到E和F在一个平面内时有反射光线，且反射光线随着入射光线的改变而改变。
(2)按步骤3把纸片F向前折或向后折，将观察不到反射光线。
(3)从步骤4的①-④可看出反射角等于入射角。
(4)从步骤4的⑤可看出反射时光路是可逆的。
说明：
（1）光的反射定律可概括为十二个字三线共面，两线分居，两角相等。
（2）反射定律的第三条反射角等于入射角，不能说入射角等于反射角，因为先有入射，后有反射；入射在前，反射在后；入射是因，反射是果。
（3）在反射时，光路是可逆的。
适用范围
光的反射定律适用于所有光的反射现象，不管是镜面反射还是漫反射，都适用。光的反射定律不仅适用于垂直照射，还适用于倾斜照射。
推论
包括入射线、反射线、法线在内的平面，其在另一平面上的投影，也遵循反射定律。
光的反射定律可以由电磁场的边界条件导出，也可以从费马原理导出。
特殊情况
垂直入射时，入射角反射角都是零度， 法线、入射光线、反射光线合为一线。 可理解为：“两角零度，三线合一”。
应用领域
（1）水中的倒影 。( 属于反射)
（2）车上的后视镜（光的反射）
（3）平面镜成像。(呈虚像)
（4）潜望镜。（光的反射）
（5）牙医用的平面镜。（光的反射）
（6）玻璃幕墙。（光的反射）
（7）自行车尾灯的设计：
利用直角平面镜的反射规律，制成了自行车的反光灯。夜晚，汽车灯发出的光射到自行车的反光灯上时，经自行车上互成直角的两个反射面的反射，反射光将以平行于入射光的方向反向射入司机眼睛，使司机容易发现骑自行车的人，有利于夜间行车安全。
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