Question

光的反射

Answer 1

  我们在这个世界上是如何看到一个东西的呢？如果你在一个漆黑的地方，就算有东西你也看不见，但一旦有光就可以看见，说明和光有关系。物体如果本身会发光，它就会直接照到你的眼睛里。如果物体本身没有光，光照到了物体上，再射到你的眼睛里，直着过去直着回来，我们称作为光的反射。因此我们才看见了这个物体。

  在生活中，经常会看到光反射的一些现象，就比如这幅图：

一棵树倒映在了水里，倒影和现实的树正好相反，相对。但是为什么正好是倒过来的呢？并且是相反的。我认为和光的传播方向有关，那么这个光的反射又有什么规律呢？我们可以通过一个实验，来仔细的观察。看看到底光的反射有什么规律。

  我们可以模拟这种场景。首先我们需要一个量角器，然后需要一个平面镜，还需要一个激光笔。先把量角器放在平面镜上，这个时候在镜子中呈现出来了量角器的倒影，此时，我们就需要激光笔来当照射的光，用这个激光笔照射在平面镜上，照在这个量角器的中间点上。看看有没有反射，如果有就将此激光笔相对量角器的角度进行调整。此时来观察，看看光线是如何反射的，以及在量角器上呈现出来的反射角度的特点。看看有什么规律。但是要多做几组，这样才更加可靠。如图：

现在做了这么几组之后，我发现了一些规律。     

  光发生了反射，有一条光射进的线，还有一条光出去的线，其实就是入射线和反射线。

  并且还有一条中线，虽然看不见，但是也有，它中立不倚，很公正，可以鉴定两边是否一样。其实就是法线。

  入射线和反射线以及法线不是随意分布，而是在一个面上，不会偏移。

  并且我发现入射线与法线形成了一个角度，反射线也一样。而且入射线与法线所形成的角度，等于反射线与法线形成的的角度。也就是入射角和反射角。这两个角度始终相当，无论激光的位置在哪里，都会是这样。光的反射，入射角和出射角的角度始终一样。

  入射角和出射角始终在中线的两侧，而不是合为一体。但是我发现了，还有一种特殊的情况，就是当激光笔垂直入射时，入射角出射角，还有法线是合一的。并且这个时候，入射角和出射角都是零度。如图：

因此，可以总结一下光的反射规律，就是光的入射角和出射角始终是一样的，并且一直在中线的两侧，并且法线和入射角出射角是三线一面。但有一种特殊情况就是法线，入射角和出射角完全重合，出射角和入射角都是零度。但是这个时候我有一个问题，光照在所有的物体上都会反射吗？

  我觉得不是的，因为不同的物体，它的反光率，以及吸光率是不一样的，如果它的吸光率很大，反光率很小，光就无法反射。如果吸光率很小，反光率很大，就可以反射，或者还有一些是吸收一部分，剩下的被反射掉。这个时候还有一个问题，光在所有介质中都被反射吗？如果会反射，那么会不会遵守什么其他规律呢？

  首先我们可以来看一下液体，需要一个盛水的容器。需要水，量角器，还有激光笔。首先先把水倒到容器里，再把量角器放到里面。此时再拿激光笔射入，这个时候来观察，看看会不会有激光反射出来，同时观察入射，反射的角度是否符合规律。如图：

最后发现也是有光反射出来的，并且也符合光的反射定律。

  接下来我们来看一下固体，需要一个不透光的，或者透光的一个固体，量角器，还需要一个激光笔。这个时候拿激光笔照这个固体。并且照射的点要在量角器的中间，此时观察。首先让我们来看一下不透光的。如图：

最终发现光还是发生了反射。并且也符合光的反射定律。接下来我们再看一下透光的。如图：

发现也有明显的反射，还穿透过去了一部分，符合光的反射定律。

最终发现，只要光照着这个物体，并不是完全穿透，都会反射，只要有一点点的反射率，就都会反射，除非完全没有反射率。只要这个物体有反射率就可以，无论他是什么介质，什么材质。这种情况应该就只有真空了。

  在生活中，有一个光的反射现象是这样，如图：

在一个阳光很充足的一天，光照在车的玻璃上，反射回来的光非常的刺眼，但是同样是光照在轮胎上，却没有反射回来非常刺眼的光，但这是为什么呢？首先我可以猜想，不同的材质他的反光率不一样，因此最终所呈现光的刺眼程度不一样。但我们看看可不可以通过反射的方面来说、光的反射是在物体的表面发生的。这个时候反射的光程度不一样，说明了是表面的不一样。光的玻璃非常的光滑，而轮胎却非常的粗糙，光滑的物体反射回来的光就很集中，很多，因此非常刺眼。如图：

粗糙的物体反射回来的光都被分散掉了，因为每一个平面的角度都不一样，光照到上面都要遵循入射角反射角一样，所以都会去到不同的方向，光线就不集中了，因此并不刺眼。如图：

这也是光反射的一种定律。一种是集中反射，一种是分散反射。

  在生活中有很多反射的现象，现在我们已经知道了光反射的规律，就可以来应用了。物理的最终价值就是解释生活中的现象，并且应用到生活中。举个例子，如图：那么这个现象如何解释呢？这也是光的反射，我可以画一个光路图来解释，光是如何传播的。如图：

这个就是光传播的路线，真实的物体，我们直接就可以看见，而水中的倒影经过了光的反射，因此才呈现在了我的眼睛中。就解释了这个现象。

  我们可以利用光的反射来发明很多东西，如图：

  这个就是潜水艇上的潜望镜，可以探出海面来看海平面上的东西。首先光从入光口进入，射到45度平面镜上，然后反射光，这个时候所看到的像是倒着的。接着再通过一个45度平面镜再次反射，把倒着的像再倒一次，因此就变成了正着的像，然后光再射入观察口，我们就可以看到海平面上的景象了。光的反射还可以应用到望远镜上如图：

这是一个变道望远镜。光从入光口射入，射像一个45度平面镜，然后再射向观察口，看到的像是倒着的。

这个望远镜是基于上一个望远镜，再加一个平面镜，这个时候看到的像就是正着的，我还通过光的反射设计了一个聚光器。如图：

现在有四个放大镜，他们自大到小排列，这四个放大镜都是凸透镜，这样更容易聚光。这个是够光射入就会被聚集，变得非常集中，这样能量就会更大，然后再经过一个平面镜反射再次摄入出光口，这样的能量，将会比平常大很多，可以烧毁一些东西。在生活中，还有一些反射的应用，就比如说镜子，我们可以在静中看到自己也是光的反射，还有一个就是反光板。可以在拍照的时候，把太阳光反射到自己脸上，这样自己的脸就会更亮，一般在拍婚纱照的时候都会用。当然在选择的时候要选择反光率更高的颜色，比如银色或者白色，并且是一个很光滑的平面。如图：

这也就是光的应用，可以给我们的生活带来很多的便利。

  但是光的反射在生活中，也是有非常多的害处的，比如，我们看见一个高楼大厦上面的玻璃特别的反光，一看就会非常的刺眼，可能一下就会盲视，这些也就被称为光污染。这些对人们也是非常不好的。我们为了避免，他可以从他的根本上解决，也可以从我们自身进行改变，从根本上改变就是尽量少生产这些反射率很高的材质，从我们自身做起就是带上墨镜，如果那个地方有很多反射率高的材质，这样就会保护我们的眼睛。