光的反射與折射習(xí)題解析光的反射與折射是幾何光學(xué)的核心內(nèi)容，也是解決眾多光學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。掌握這部分知識(shí)，關(guān)鍵在于深刻理解反射定律與折射定律的內(nèi)涵，并能熟練運(yùn)用它們分析和解決實(shí)際問(wèn)題。下面，我們將通過(guò)對(duì)幾道典型習(xí)題的解析，梳理解題思路，鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，希望能為同學(xué)們提供一些有益的啟示。一、光的反射定律應(yīng)用與理解光在傳播到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，有一部分光會(huì)返回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做光的反射。理解反射定律是解決反射問(wèn)題的關(guān)鍵。核心知識(shí)點(diǎn)回顧：反射定律可概括為：“三線(xiàn)共面、法線(xiàn)居中、兩角相等”。即反射光線(xiàn)（R）、入射光線(xiàn)（I）和法線(xiàn)（N）在同一平面內(nèi)；反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)；反射角（r）等于入射角（i）。需要特別注意的是，反射角是反射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角，入射角是入射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角，二者均以法線(xiàn)為參照。同時(shí)，光路具有可逆性。例題1：反射現(xiàn)象的判斷與應(yīng)用題目：雨后初晴的夜晚，地面上有一些積水。當(dāng)我們迎著月光走時(shí)，亮處是積水；當(dāng)我們背著月光走時(shí)，暗處是積水。請(qǐng)用光的反射知識(shí)解釋這一現(xiàn)象。解析：這是一道典型的結(jié)合生活現(xiàn)象考查光的反射的題目。當(dāng)迎著月光走時(shí)，月光照射到水面上，發(fā)生鏡面反射。此時(shí)，水面相當(dāng)于一面鏡子，反射光線(xiàn)會(huì)沿著特定的方向射出。由于我們是迎著月光，所以水面反射的光線(xiàn)能夠直接進(jìn)入我們的眼睛，因此我們感覺(jué)水面是亮的。而地面比較粗糙，月光照射到地面發(fā)生的是漫反射，反射光線(xiàn)向各個(gè)方向散射，能夠進(jìn)入我們眼睛的光線(xiàn)相對(duì)較少，所以地面看起來(lái)較暗。當(dāng)背著月光走時(shí)，情況則相反。月光照射到水面發(fā)生鏡面反射，反射光線(xiàn)是朝著與我們行走方向相反的方向（即背著我們）射出的，因此幾乎沒(méi)有反射光線(xiàn)能夠進(jìn)入我們的眼睛，水面看起來(lái)就是暗的。而地面發(fā)生漫反射，雖然各個(gè)方向都有反射光，但總有一部分反射光線(xiàn)能夠進(jìn)入我們的眼睛，所以地面反而比水面看起來(lái)亮一些。小結(jié)：解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵在于區(qū)分鏡面反射和漫反射，并結(jié)合人眼的觀察方向，判斷哪種反射的光線(xiàn)更易進(jìn)入人眼。例題2：根據(jù)反射定律作圖題目：如圖所示，已知入射光線(xiàn)AO，請(qǐng)畫(huà)出其在平面鏡MN上發(fā)生反射后的反射光線(xiàn)OB。（此處應(yīng)有示意圖：一條入射光線(xiàn)AO斜射向平面鏡MN，O點(diǎn)為入射點(diǎn)）解析：利用反射定律作圖是基本技能，步驟如下：1.確定入射點(diǎn)O：入射光線(xiàn)與鏡面的交點(diǎn)即為入射點(diǎn)。2.作法線(xiàn)ON：過(guò)入射點(diǎn)O作平面鏡MN的垂線(xiàn)ON，法線(xiàn)用虛線(xiàn)表示。3.確定反射角：根據(jù)反射角等于入射角，在法線(xiàn)的另一側(cè)量取與入射角∠AON相等的角∠NOB，∠NOB即為反射角。4.畫(huà)出反射光線(xiàn)OB：根據(jù)反射角的方向畫(huà)出反射光線(xiàn)OB，注意用箭頭標(biāo)明光的傳播方向。關(guān)鍵點(diǎn)：法線(xiàn)是作圖的“橋梁”，必須先作出法線(xiàn)，才能準(zhǔn)確確定反射角的大小和反射光線(xiàn)的方向。同時(shí)，要注意光線(xiàn)的箭頭方向，不能畫(huà)反。二、光的折射定律應(yīng)用與理解當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象，叫做光的折射。折射定律是解決折射問(wèn)題的依據(jù)。核心知識(shí)點(diǎn)回顧：折射定律可表述為：“三線(xiàn)共面、法線(xiàn)居中、兩角關(guān)系由介質(zhì)決定”。即折射光線(xiàn)（R）、入射光線(xiàn)（I）和法線(xiàn)（N）在同一平面內(nèi)；折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦之比，對(duì)于確定的兩種介質(zhì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù)，即n?sinθ?=n?sinθ?（斯涅耳定律），其中n?、n?分別是入射介質(zhì)和折射介質(zhì)的折射率，θ?為入射角，θ?為折射角。折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，n=c/v（c為真空中光速，v為光在該介質(zhì)中的速度），真空折射率為1，其他介質(zhì)折射率n>1。當(dāng)光從光疏介質(zhì)（折射率較?。┬鄙淙牍饷芙橘|(zhì)（折射率較大）時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光從光密介質(zhì)斜射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)光線(xiàn)垂直入射（入射角為0°）時(shí)，折射角也為0°，光的傳播方向不變。例題3：判斷折射光線(xiàn)的大致方向題目：一束光線(xiàn)從空氣（n≈1）斜射入水中（n≈1.33），請(qǐng)判斷折射光線(xiàn)相對(duì)于入射光線(xiàn)的偏折方向，并簡(jiǎn)述理由。解析：空氣的折射率（1）小于水的折射率（1.33），因此空氣是光疏介質(zhì)，水是光密介質(zhì)。根據(jù)折射定律，當(dāng)光從光疏介質(zhì)斜射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角。因此，折射光線(xiàn)會(huì)向法線(xiàn)方向偏折。思考延伸：如果這束光從水中斜射向空氣，折射光線(xiàn)又會(huì)如何偏折？（答案：會(huì)遠(yuǎn)離法線(xiàn)偏折，若入射角增大到某一臨界值，會(huì)發(fā)生全反射。）例題4：結(jié)合折射率分析問(wèn)題題目：如圖所示，有A、B兩種介質(zhì)，光從介質(zhì)A斜射入介質(zhì)B時(shí)，其光路如圖所示。試比較A、B兩種介質(zhì)折射率的大小，并說(shuō)明哪一種介質(zhì)是光疏介質(zhì)。（此處應(yīng)有示意圖：光從A射向B，入射光線(xiàn)在A中，折射光線(xiàn)在B中，折射光線(xiàn)遠(yuǎn)離法線(xiàn)偏折）解析：由圖可知，光線(xiàn)從介質(zhì)A斜射入介質(zhì)B時(shí)，折射光線(xiàn)相對(duì)于入射光線(xiàn)是遠(yuǎn)離法線(xiàn)偏折的。根據(jù)折射定律，當(dāng)光從光密介質(zhì)斜射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角（即折射光線(xiàn)遠(yuǎn)離法線(xiàn)）。因此，可以判斷介質(zhì)A的折射率大于介質(zhì)B的折射率（n?>n?）。所以，介質(zhì)B是光疏介質(zhì)。小結(jié)：分析折射問(wèn)題時(shí)，首先要明確光是從哪種介質(zhì)進(jìn)入哪種介質(zhì)，比較兩種介質(zhì)的折射率大?。ɑ蚴杳艹潭龋?，然后根據(jù)折射定律判斷折射角與入射角的大小關(guān)系，從而確定折射光線(xiàn)的偏折方向。例題5：解釋生活中的折射現(xiàn)象題目：為什么我們看到水中的魚(yú)的位置比實(shí)際位置要淺一些？解析：這是由于光的折射造成的視深變淺現(xiàn)象。我們能看到水中的魚(yú)，是因?yàn)轸~(yú)反射的光線(xiàn)從水中斜射入空氣中，再進(jìn)入我們的眼睛。當(dāng)光線(xiàn)從水（光密介質(zhì)，n≈1.33）斜射入空氣（光疏介質(zhì)，n≈1）時(shí)，折射光線(xiàn)會(huì)遠(yuǎn)離法線(xiàn)偏折。我們的眼睛習(xí)慣于認(rèn)為光總是沿直線(xiàn)傳播的，因此會(huì)逆著折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)去看，就覺(jué)得魚(yú)的位置在折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)上，比魚(yú)的實(shí)際位置要淺一些。關(guān)鍵點(diǎn)：人眼看到物體的位置，是物體發(fā)出（或反射）的光進(jìn)入人眼后，人眼根據(jù)光的直線(xiàn)傳播經(jīng)驗(yàn)判斷的“虛像”位置。三、綜合問(wèn)題與思路拓展實(shí)際問(wèn)題中，反射和折射可能同時(shí)存在，或者需要綜合運(yùn)用光路可逆等性質(zhì)。例題6：反射與折射的綜合判斷題目：一束光線(xiàn)從空氣斜射到一塊玻璃磚的上表面，下列說(shuō)法中正確的是（）A.光線(xiàn)只在上表面發(fā)生反射B.光線(xiàn)只在上表面發(fā)生折射C.光線(xiàn)在上表面既發(fā)生反射也發(fā)生折射，在下表面只發(fā)生折射D.光線(xiàn)在上表面既發(fā)生反射也發(fā)生折射，在下表面也可能既發(fā)生反射也發(fā)生折射解析：當(dāng)光從空氣斜射到玻璃磚上表面時(shí)，一部分光會(huì)被反射回空氣中（反射現(xiàn)象），另一部分光會(huì)折射進(jìn)入玻璃中（折射現(xiàn)象），所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤。進(jìn)入玻璃的折射光線(xiàn)到達(dá)玻璃磚的下表面時(shí)，是從玻璃（光密介質(zhì)）斜射入空氣（光疏介質(zhì)）。此時(shí)，這部分光線(xiàn)同樣會(huì)發(fā)生反射和折射：一部分光在玻璃內(nèi)部反射（全反射的條件若滿(mǎn)足則可能只反射），另一部分光折射進(jìn)入空氣中。因此，下表面也可能同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。思考點(diǎn)：不能認(rèn)為光在某一界面只會(huì)發(fā)生一種現(xiàn)象，反射和折射往往是同時(shí)發(fā)生的。是否發(fā)生全反射是判斷折射是否存在的關(guān)鍵，但即使不發(fā)生全反射，反射現(xiàn)象依然存在（只是反射光強(qiáng)度較弱）。四、總結(jié)與提升解決光的反射與折射問(wèn)題，首要的是深刻理解反射定律和折射定律的內(nèi)涵，不能僅僅停留在記憶層面。要能夠準(zhǔn)確判斷“三線(xiàn)”（入射光線(xiàn)、反射/折射光線(xiàn)、法線(xiàn)）的位置關(guān)系和“兩角”（入射角、反射/折射角）的大小關(guān)系。解題時(shí)應(yīng)注意：1.明確物理過(guò)程：是反射還是折射？光從哪種介質(zhì)進(jìn)入哪種介質(zhì)？是否存在多次反射或折射？2.正確運(yùn)用規(guī)律：嚴(yán)格按照定律的要求進(jìn)行分析和計(jì)算，特別是折射定律中正弦值的比。3.重視光路可逆性：光路可逆原理在很多問(wèn)題中能起到簡(jiǎn)化分析、快速判斷的作用。4.結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)：幾何光