对“探究光的反射定律”实验的质疑和教学建议

刘炳昇

(南京师范大学物理科学与技术学院，江苏 南京 210046)

光的反射定律是初中光学的基本内容之一，课程标准的要求为：通过实验，探究并了解光的反射定律。传统的实验用如图1所示的装置探究反射光线与入射光线和法线的关系、反射角与入射角的关系。在实验中，让入射光在A屏上显示出传播的路径，再使B屏绕法线向后折转，可见只有当B屏和A屏在同一平面时，反射光的路径才能显示出来，由此说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

图1

1 质疑

对于上述探究过程，从逻辑上分析可能存在的问题。在空气中，入射光线和反射光线应当是通过入射点的两条直线。根据几何原理，相交的两条直线必然在一个平面内，也就是入射光线和反射光线必然在一个平面内。按此推理，入射光线与反射光线不可能在两个不同的平面内，因此将B屏向后折转是没有必要的。再者，既然选择了A平面为入射光所在的平面，即选择入射光线与法线所在的平面，这个平面应当是二维无限拓展的，所以必然会在这个平面内呈现出反射光的路径，因此，折转B屏也是没有必要的。

探究光的反射定律就是要找寻入射光线与反射光线构成的平面究竟在哪里，如图2所示，将一束光照射在平面镜上，通过入射光可以作无数个平面(图中只画出了三个平面)。将一个平面绕其上的入射光线旋转360°，其中有一个平面与平面镜垂直，即平面镜的法线在这个平面内，反射光也就呈现在这个平面上。……