光的反射為何要引入法線.doc

精品文檔 光的反射為何要引入法線一、法線本來(lái)是不存在的，引入它的目的是為了干什么呢？關(guān)于此問(wèn)題，我上網(wǎng)查找了一些資料，也跟同事進(jìn)行了相關(guān)的探討，找到了這么幾種觀點(diǎn)： 觀點(diǎn)一：法線是入射光線和反射光線夾角的角平分線，如果不引入法線，如何去解釋反射角等于入射角？該觀點(diǎn)認(rèn)為引入法線的作用是為了引入兩角相等做必要的鋪墊。如果引入法線的目的僅僅在于此，那么我們即使不引入法線，定義別的大小相等的角不也是可以的嗎？為何還非得多加一條“輔助線”再定義兩角說(shuō)他們相等呢？顯然該種看法較為“膚淺”。 觀點(diǎn)二：法線是為了便于確定入射光線和反射光線在空間里的位置而引入的。因?yàn)楦鶕?jù)“兩角相等”、和“三線共面”以及“兩線分居”的三原則的確把空間里某條入射光線的反射光線確定了有且僅有一條，從而準(zhǔn)確的確定了反射光線的位置?？墒俏覀儚南聢D中看出紙板1、2上所畫(huà)的光線均符合光的反射定律，但我們根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)可知紙板1的描述是不對(duì)的，可見(jiàn)觀點(diǎn)二也是不很全面的。觀點(diǎn)三：法線的引入，可以讓人們知道反射光線與入射光線確定的平面與鏡面是垂直關(guān)系。正是因?yàn)榉ň€的特點(diǎn)過(guò)入射點(diǎn)且垂直于反射面，且要三線共面，所以我們可以看出上圖中紙板2的描述才是合乎規(guī)律的。 二、綜上所述，如果有了法線就能確定反射光線的位置，也能說(shuō)明光線所在紙板與反射面之間的空間關(guān)系，那么我們應(yīng)該如何引入這條法線才能使學(xué)生感覺(jué)到既“重要”而且又“必要”呢？ 有人認(rèn)為可以像數(shù)學(xué)上引入“輔助線”一樣，直接告訴學(xué)生我們?yōu)榱搜芯繂?wèn)題的方便，或?yàn)榱诵枰脒@樣一條線，但究竟為什么需要引入并沒(méi)有介紹，這樣學(xué)生對(duì)于這條線的認(rèn)識(shí)也就沒(méi)有上升到一定的層次，有些層次稍低的學(xué)生自然也就忽略了這條線的意義，作圖時(shí)更有可能意識(shí)不到要先畫(huà)出法線。 鑒于此，我想給學(xué)生建立必要的空間模型：每一條入射光線和其對(duì)應(yīng)的反射光線都可以呈現(xiàn)在各自的一個(gè)平面上如圖1所示,但是既有入射又有反射光線兩個(gè)面有且僅有一個(gè),即如圖2所示.(操作時(shí)可把圖1中的兩個(gè)面拼合到一起即如圖2).從不同方向射向同一個(gè)入射點(diǎn)的對(duì)應(yīng)光線都可以呈現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的平面上如圖3. 上述三個(gè)不同的面組合到同一個(gè)圖中如圖4所示，三個(gè)面相交于同一條直線ON，通過(guò)實(shí)驗(yàn)看出，只要過(guò)入射點(diǎn)O的入射和反射光線所對(duì)應(yīng)的平面，肯定都會(huì)過(guò)ON這條直線，所以這條直線對(duì)于找到過(guò)O點(diǎn)的反射光線至關(guān)重要，我們把該條直線抽象出來(lái)，如圖5所示，由于它不是一條真實(shí)的光線，所以它在作圖時(shí)要用虛線畫(huà)出，通過(guò)用直尺測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該條直線肯定過(guò)入射點(diǎn)，且與反射面垂直，因此我們把這樣一條過(guò)入射點(diǎn)，且與反射面垂直的直線用虛線畫(huà)出且定義為法線。歡