第三节、光的反射 平面镜

一、光的反射

前面讲的光沿直线传播，是就光在同一种媒质里的传播而言的，当光从一种媒质射入另一种媒质，例如从空气射入玻璃或水里时，在两种媒质的分界面上，光将改变传播方向，一部分光被反射回原来的媒质中，这种现象叫做光的反射。

我们在初中学过，光的反射遵守下面的反射定律：

（1）反射光线跟入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在法线的两侧；

（2）反射角等于入射角。

根据光的反射定律，如果使光线沿着反射光线的路径射到界面上，这时的反射光线一定会沿着原来入射光线的路径射出，就是说，反射时光路是可逆的。

平滑的表面，例如镜面、平静的水面等，能使平行的入射光线沿同一方向平行地反射出去（图 5–8），这时只在这个方向有反射光线，其他方向没有反射光线，这样的反射叫做镜面反射。

如果表面是粗糙不平的，那么沿同一方向射到面上的光线将向不同的方向反射（图 5–9），这样的反射叫做漫反射。我们能从不同方向看见本身不发光的物体，比如看见书上的字，就是因为光在纸面上发生漫反射的缘故。

二、平面镜

日常生活中用的镜子都是平面镜，从镜子里可以看到镜前物体的像。平面镜里的像是怎样产生的呢？

在图 5–10 中，M 是平面镜，一支蜡烛位于镜前。为了研究蜡烛所成的像，我们先来研究烛焰上的一点 S 在镜中的像。从 S 射向镜面的光线中，任取两条光线 SA 和 SB，这两条光线被镜面反射后，分别沿着 AC 和 BE 的方向进入眼睛。发光点虽然在 S，但是我们根据光沿直线传播的经验，认为光线 AC 和 BE 是从它们的反向延长线的交点 Sʹ 射来的，从 S 点发出的其他光线经镜面反射后，反向延长线也通过 Sʹ 点（请同学们自己证明一下），Sʹ 就是 S 在平面镜中的像，因为光线实际上不是从 Sʹ 发出的，Sʹ 并不是光线的实际交点，而是光线的反向延长线的交点，所以光学中把这样的像叫做虚像。

从 S 点发出的垂直于镜面的光线 SO，经镜面反射后，沿原路返回。这条反射光线的反向延长线也通过 Sʹ 点。根据反射定律，可以证明直角三角形 SAO 和 SʹAO 全等，所以 SʹO = SO。就是说，像到镜面的距离等于物到镜面的距离。像和物对镜面是对称的。

整个蜡烛可以看成是由许多点组成的，每个点都在镜子里产生一个虚像，这许多点的像就组成了蜡烛的虚像。

平面镜除了在生活中作镜子用，还广泛应用在各种仪器中。例如，在高一讲过的显示微小形变的装置中，在库仑扭秤装置中，都装有平面镜，用反射光线把微小效应放大。潜望镜中用平面镜来改变光线的行进方向（图 5–11）。

练习二

（1）甲乙二人面对着镜子，甲能从镜中看到乙的眼睛，乙是否也能看到甲的眼睛？说明理由。

（2）在图 5–11 的潜望镜中，两平面镜倾斜的角度是多大？

（3）晚上在灯下看书，如果书的纸面很光滑，有时会看到纸面上发出刺眼的光泽，为什么会出现这种现象？怎样消除它？

（4）如图 5–12 所示，两个平面镜互相垂直，在跟这两个镜面垂直的平面内，有一条入射光线 AB，经两个镜面反射后，沿 CD 方向射出。试证明不论光线 AB 以多大的入射角射入，反射光线 CD 都平行于 AB 射出。

根据上面的现象，在六十年代，曾制作了由三块平面镜组成的反射器，由登月宇航员带到了月球上。这三块平面镜象房子里的墙角那样，彼此相交成直角，能把任何方向射到镜面上的光线逆着原方向反射回去。精确测出激光从地球射到这个反射器再返回地球的时间，再利用光速值就可以算出月球到地球的距离，

（5）图 5–13 中，M 是一个平面镜，S 是光源，通过狭缝使光线射到镜面上，M 的位置，最初是与 S 射来的光线垂直，这时反射光线射在标尺的零刻度上；当 M 转动一角度后，反射光线射到标尺的 n 刻度上。如果标尺到镜 M 的距离为 l，且 l ≫ On，求 M 转动的角度是多大。

（6）有的镜子照出的像会变形，这是什么原因？

发布时间：2025/5/3 上午8:39:03  阅读次数：318