PHYSICS LAB / OPTICS 01

光的反射

八年级物理 · 交互实验
白纸板展开 · 光路可见立体观察
入射光线法线反射光线
单击切换材质 · 拖动 360° · 滚轮缩放
观察现象

三条线,都在同一张白纸板所在的平面内。

切换左、右视角观察装置。白纸板垂直于水平镜面,虚线 ON 是人为作出的法线。

单击板面比较材质;拖动可绕装置旋转 360°。

怎样完成这次实验

  1. 观察光路:平面镜水平放在桌面上,白色硬纸板垂直立在镜面上。让激光沿左半纸板射向 O 点,右半纸板上显示反射光迹。
  2. 检验三线共面:保持激光方向不变,绕 ON 向后折转右半纸板,观察反射光迹消失;恢复展开,光迹重新出现。配合不同视角观察光路与纸板的位置。
  3. 比较角度:将纸板展开,切换“正视”,改变入射角,记录多组 i、r 并比较。

法线与光线怎样表示?

ON 为人为作出的辅助虚线,过入射点 O 且垂直于镜面;AO、OB 为带箭头的实线,箭头分别指向、离开 O。白纸板所在的平面也垂直于镜面。

为什么从不同方向能看见光迹?

光在白纸板上发生漫反射,使纸板前方不同位置的观察者能看到光迹。多角度观察帮助理解空间关系;本实验用折转纸板和恢复纸板的对比来检验三线共面。

单击切换:白纸板与透明玻璃

单击任意半块板面,整块光屏在白纸板与透明玻璃之间切换;拖动只旋转视角,不会误切换材质。透明玻璃模式下,不再显示两段清晰的光迹:理想洁净玻璃的漫反射很弱,不能像白纸板一样充当清晰的光路显示屏。光仍然传播,底部平面镜仍然反射。

本模型将玻璃简化为透明、无明显散射的观察屏,忽略掠射、折射和表面反射细节。需要追踪光时,可开启“辅助光路”,显示的箭头属于教学标记。

模型怎样对应真实实验?

折转纸板不改变反射方向;离开纸板的光在洁净空气中通常没有清晰可见的路径。勾选“光路示意”可辅助观察这段路径,此时显示的是教学示意。两种配色不表示激光改变颜色,移动亮点只表示传播方向,不代表光的实际速度。

本模型选用平面镜,忽略光束宽度、纸板厚度和散射损耗。角度由反射定律计算;它适合辅助理解,真实定律仍需实物实验测量验证。

快捷操作

拖动:连续 360° 旋转视角;滚轮 / 双指缩放:缩放装置;1–5:切换正视、左侧、右侧、俯视、背面;← →:改变入射角;G:切换材质;F:折纸 / 展开;空格:激光;R:重置;Esc:退出全屏。

从现象到结论

① 三线共面

右半纸板展开时能显示反射光迹,向后折转后不能显示,恢复时重新出现。这支持:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

② 两线分居

入射光线和反射光线分居在法线两侧。

③ 两角相等

改变入射角并比较多组数据:反射角等于入射角,即 r = i。角度均从法线起量。

教材与实验参考

国家中小学智慧教育平台 · 物理教材,第 55 页“探究光的反射规律”

国家中小学智慧教育平台 · 物理教材,第 21 页“研究光的反射规律”

NOBOOK · 探究光的反射定律:器材与步骤

按教材实验结构制作的互动模型;本页面的计算数值为模型值,并非真实测量数据。

角度记录

改变入射角,多次比较。下面记录的是理想化模型的角度值。

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