挪威的留坎镇位于陡峭的峡谷中,冬季阳光被高山阻挡,导致小镇数月处于阴影中。2013年,当地政府在山顶安装了巨大的可调节镜面,通过反射阳光来照亮镇中心广场。镜面如何精确反射阳光？光的反射遵循哪些规律？让我们通过实验揭开其中的科学原理。
实验目的
1. 认识光照射到物体表面会改变传播方向,形成反射现象。
2. 了解光的反射定律,应用反射定律作图。
实验准备
平面镜,可折叠的白色半圆形硬纸板(中间0°处有一条折痕,作为法线位置标记为N,标有角度的一侧为E,空白一侧为F,如图1-1所示),激光笔,量角器,直尺,喷雾瓶等。

实验过程
一、观察光的反射现象
在桌面上放一个平面镜,将激光笔发出的光束射到平面镜上,利用喷雾瓶喷出的水雾显示光路,观察光的传播方向的变化情况。
注意
使用激光笔时禁止照射眼睛。
激光束路径如图1-2所示,图中O点为入射点,经过入射点O并垂直于反射面的直线ON叫作法线。AO为入射光线,OB为反射光线,入射光线AO与法线ON的夹角α叫作入射角,反射光线OB与法线ON的夹角β叫作反射角。

那么,反射光线的位置与入射光线、法线有什么关系呢？
二、探究光的反射定律
1. 把平面镜M放在水平桌面上,将半圆形硬纸板ENF竖直放置在平面镜上,纸板由可绕ON折转的E、F两板组成,纸板上的直线ON垂直于镜面。
2. 打开激光笔,使一束光沿E板平面照射到O点,在F板上观察反射光。将F板绕ON向后折转,如图1-3甲所示,在F板上还能看见反射光吗？这一现象说明了什么？______。
3. 使E、F两板处于同一平面,如图1-3乙所示,让一束光贴着纸板以30°入射角射向平面镜,经过平面镜的反射后,在纸板上用笔描出其反射光的路径。改变入射角为45°、60°,重复以上实验。

4. 取下硬纸板,用量角器量出每次实验的反射角度数,记录数据于表1-1中。
表1-1 记录表
| | 第1次 | 第2次 | 第3次 |
| 入射角 | 30° | 45° | 60° |
| 反射角 | | | |
5. 根据上述实验现象及数据,你能得出什么结论？______
三、验证光路可逆
若将入射光沿原反射光的路径逆向射向平面镜,此时反射光会沿什么方向传播？请动手做一做。
四、实验评价
利用表1-2对实验过程进行评价。
表1-2 探究光的反射定律评价量表
| 评价指标 | 评价内容(请根据真实表现判断,做到的在“是”栏画“√”,未做到的在“否”栏画“√”) | 自我评价 | 小结 |
| | | 是 | 否 |
| 实验安全 | (1)能规范使用激光笔,不得用激光笔照射眼睛 | □ | □ |
| 实验操作 | (2)硬纸板ENF与水平桌面保持垂直 | □ | □ |
| | (3)激光束贴着纸板传播,在纸板上能清晰呈现光束的传播路径 | □ | □ |
| | (4)将F板绕ON向后折转后,F板上不能观察到反射光束 | □ | □ |
| 实验记录 | (5)能准确标记反射光线的路径 | □ | □ |
| | (6)能准确测量反射角的度数 | □ | □ |
| 实验习惯 | (7)实验结束后,整理实验器材 | □ | □ |
思考与讨论
1. 现有如下四种硬纸板：A.黑色且光滑；B.黑色且粗糙；C.白色且光滑；D.白色且粗糙。选用哪种硬纸板能使实验效果更明显？为什么？______
2. 实验过程中为了更方便地记录反射角和入射角的度数,有同学建议将硬纸板做成量角器的形状并标上刻度。请选择图1-4中最合适的标注方式,并简述理由。
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3. 如图1-5所示,如果硬纸板ENF与平面镜处于非垂直状态,那么当AO沿面板E入射时,在面板F上能否观察到反射光线？为什么？
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拓展研究
如图1-6甲所示的自行车尾灯,其内部通常由许多相互垂直的小玻璃片组成(结构示意图如图1-6乙)。夜间骑行时,当后方汽车的灯光照射到尾灯上,尾灯会显得格外明亮,提醒司机注意前方有自行车。为什么会有这样的效果呢？请在图1-6乙中作出后车灯光照在自行车尾灯时的反射光路图,并简单阐述原因。
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