逍遥右脑 2016-02-20 17:20
万变不离其宗
北师大版课本第一册69页有一道这样的习题：
在暗室里用手电筒照射一块毛玻璃，观察反射光的方向。然后用蘸水的湿毛巾擦玻璃，再用手电筒照射毛玻璃，观察反射光的方向。比较前后两次反射光有何变化。讨论这是为什么？
分析：当手电筒照射毛玻璃时，由于毛玻璃表面粗糙不平，光在其上发生的是漫反射，反射光是射向各个方向的，所以我们在各个地方都能看清毛玻璃，如图1所示；当用湿毛巾擦试毛玻璃后，毛玻璃中凸、凹不平的地方都被小水滴所填满，表面变成了光滑的，所以当手电筒照射其上时，发生的是镜面反射，光线只向某一个方向反射，如果人眼正好处于反射的区域，就会得到非常强的光线，从而显得刺眼；如果人眼没处在这个反射的区域，则眼中就得不到玻璃上反射的光线，从而看到的玻璃就是黑色的。
该题的一些变式在不少习题中均有体现，现举例如下：
变化一、打过油的皮鞋用软布反复擦，为什么越擦越亮？
分析：没打过油的皮鞋表面是粗糙不平的，对光的反射是漫反射，显得不那么亮；而打过油后，鞋油将皮鞋凸、凹不平的地方都填平了，整个表面非常平整，光在其上发生的是镜面反射，所以皮鞋越擦越亮。
变化二、晚上，在桌上铺一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如图2所示，从侧面看去，白纸被照亮，而平面镜却比较暗。做做看，并解释为什么？
分析：由于平面镜很光滑，垂直入射到镜面的光被垂直反射回去，射到其他方向的光很少，所以从侧面看去，基本上没有光进入人的眼睛，所以镜面看起来较暗；而白纸的表面比较粗糙，入射到白纸上的光发生的是漫反射而不是镜面反射，反射的光线射向各个方向，所以从侧面看到白纸比较亮。
变化三、在教室前排两侧的同学经常会看到黑板反光，黑板反光是怎么回事？反光时，黑板上发生的是镜面反射还是漫反射？
分析：黑板反光时，我们看到该处一片光亮，而其他位置则看不到这么亮，这说明该处只向这一方向发生了反射，由于光线很强，因而看不清其上的字迹，由此可见，该处发生的是镜面反射而不是漫反射。
变化四、铁板做成的公益广告牌上用油漆画上图案和文字，人们从广告牌前经过时，有时却看不清上面的内容，只感到有刺眼的光照来，这是何故？
分析：由于公益广告用油漆画上了图案和文字，表面比较光滑，其上会发生镜面反射，光线在某一方向加强，如果人们从广告前正好经过这一方向，则只会感到有刺眼的光照来，而看不清其上的内容；如果没有经过这一方向，则不会有这种感觉。所以从广告前经过时，有时是看不清上面内容的。
变化五、雨后的夜晚，路上有些积水，甲、乙同学在较暗的月光下，在路上相向而行，如图3所示。甲同学看到的现象是水面比路面亮，那么乙同学看到的现象是怎样的？请你对乙同学看到的现象用学过的物理知识进行解释。
分析：月光照在路面和水面时都会发生反射，但路面和水面对光的反射情况是不同的。路面粗糙，月光照上去时发生的是漫反射；水面光滑，月光照上去时发生的是镜面反射。
对于甲同学来说，月光照射到路面上发生漫反射的光与照在水面上发生镜面反射的光都能看到，但由于镜面反射的光强，漫反射的光弱，所以他看到的水面比路面亮。
对于乙同学，由于月光照在镜面上发生镜面反射的光射向了左方，不能进入乙同学的眼睛，他只能得到路面漫反射的光，故相比较而言水面暗，路面亮。
变化六、如图4所示，有一正方体形状的不透明的房间，在其中的一面墙上开有一个圆形小孔。在这面墙的对面有一个正方形的平面镜。在房间里有一个人靠在与平面镜垂直的一侧墙面上，当有一束垂直于圆孔的平行光通过圆孔射到平面镜上时，他能看到的是()
A．镜面上有一个圆形的亮斑B整个正方形镜子的形状
C．整个房间的各处都是亮的D感到整个房间是一片黑暗
分析：当光竖直射到平面镜上时，平面镜会把光原路反射回去，而人站在平面镜的旁边，所以不会有光线射到人的眼里，也不会有光线射到墙壁上，人感到整个房间是一片黑暗的。故选D。