S3phy S1 Light Reflection

光 (light) --- 可見光

光的基本特性

i. 光攜帶能量ii. 光可以穿越真空iii. 光有恆定速率

iv. 光沿直線傳播

= 300,000,000 m/s

如何用實驗證明 ?

有趣問題

從一塊板上的小孔可以看到多少東西 ?

通過兩塊板上的小孔可以看到多少東西 ?

只看到由兩個小孔連成直線方向上的東西。

細心觀察

光源光是從物體發出的。分為發光體和不發光體兩類。

宇宙中超過九成物質是不發光又不被照明看到的「暗物質」。

光源從光源發出的光可以用光束和光線來表達，可分為三類 :

發散光 平行光 會聚光

? ? ?

光源發散光 平行光 會聚光

( 燭光 )

( 月亮光 )

( 經過凸透鏡 )

? ? ?

例子 看到甚麼 ?

問題 1: 有甚麼工具可以造出這三種光線 ?

利用光線箱

( 燈泡 )

( 凸透鏡 )

( 光束或光線 )

1.2 反射 當光線射到任何物體上，都可能發生以下三種情況，光的能量也因此而分配。

Reflection

1. 光被物體吸收。

2. 光穿過物體。

3. 光被物體表面反射。

( 光能被轉換為別的形式 )

( 光能不被吸收 )

但光的速率和方向會改變，發生 …折射。

…( 有無第 4 種可能 ?)

反射也可分為兩類 :

1. 漫反射 : 在粗糙或不擦亮的表面發生 2. 單向反射 : 在光滑或擦亮的表面發生 ( 又稱有序反

射 )

1.3 反射定律

定義 : 從入射線射到鏡面處作一條垂直 於鏡面的線稱為…

光線沿法線射向鏡面表示入射角度為 0° 。

入射角與反射角是指其偏離法線的角度。( 亦即垂直射向鏡面 )

法線。

Law of reflection

鏡面

反射定律 :

入射線、法線和反射線共同平置在某一平面上。而且入射角與反射角相等。

鏡面

例題1(a) 下圖顯示一條光線射向平面鏡而被反射。

寫出

(b) 若入射線維持不變，鏡面順時針傾側了 10 。

入射角 , i = _____

反射角 , r = _____

50 50 o r

入 射線 反 射線

鏡 面 50

此時，寫出入射角 , i = _____

反射角 , r = _____

60 60

50 o

入 射 線

新 的 鏡 面

原 來 的 鏡 面

原 來的 反 射線

(c) 新的反射線與原來的反射線相比， 偏轉了多少角度 ? 20

例題2(a) 下圖顯示有兩條發散光線的夾角是 20 ， 經平面鏡反射。

在圖中畫出反射線。追踪反射線的相交點，並在圖上標示出其相交點的位置。

(b) 求兩條反射線的夾角。 20

2 0 o

入 射 線 反 射 線

(c) 說明光源與鏡的距離和像與鏡的距離 的關係。

20

1.4 平面鏡成像

(a) 從平面鏡看到的像有下列四項特徵 :1. 像與物體的大小 …2. 像距 …3. 像為 …

相等。

image

4. 光學意義上是屬 …

= 物距。正立的。 ( 也說側面反

轉 )虛像。

1.4 平面鏡成像(b) 繪圖法表示成像 ( 平面圖 ): 按照數學的鏡像對稱原理，以鏡面為對稱軸。仿

似沿鏡面對摺，物體的成像便印在鏡的後面。( 需要仔細繪畫出來。 )

若要表示觀察者如何看到鏡像，觀察者須直望成像的方向。

繪畫兩條發散光線仿似由成像處射向觀察者。

再追朔光線應從物體射向鏡面經反射到達觀察者。

例題 3

(a) 根據上面敘述的原理繪畫成像和表示 觀察者應接收到如何傳來的光線。

物 體

觀 察 者

答案

略過

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3 (b) 下圖顯示鏡面覆蓋範圍有限，對於這面鏡子， 是否所有字母都能成像 ? ( 並在圖上繪畫成像。 ) 物 體

觀 察 者

鏡 面

以觀察者所在的位置應能從鏡中看到哪些字母( 像 )?

略過

答案

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 3

下一步

略過

答案

上一步

例題 4 假設你身高 1.8 m ，前面的牆壁上掛著一面大鏡。(a) 為使大鏡能看到全身，鏡的底部需要離地面有多高 ? 鏡面的垂直長度最少要多少 ? (假設你頭頂至眼相距 0.1 m ，眼至腳底相距 1.7 m 。 )

1 . 8 m

?

?

(b) 若牆壁上掛著的鏡子正是上面所述的剛好看到全身像， 你慢步行向鏡子，你看到你的像將有甚麼變化 ?