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、法線本來是不存在的，引入它的目的是為了干什么呢？關(guān)于此問題，我上網(wǎng)查找了一些資料，也跟同事進行了相關(guān)的探討，找到了這么幾種觀點： 觀點一：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？該觀點認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”再定義兩角說他們相等呢？顯然該種看法較為“膚淺”。 觀點二：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。因為根據(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上所畫的光線均符合光的反射定律，但我們根據(jù)實際實驗可知紙板1的描述是不對的，可見觀點二也是不很全面的。觀點三：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。正是因為法線的特點過入射點且垂直于反射面，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)生感覺到既“重要”而且又“必要”呢？ 有人認為可以像數(shù)學(xué)上引入“輔助線”一樣，直接告訴學(xué)生我們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便，或為了需要而引入這樣一條線，但究竟為什么需要引入并沒有介紹，這樣學(xué)生對于這條線的認識也就沒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，作圖時更有可能意識不到要先畫出法線。 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應(yīng)的反射光線都可以呈現(xiàn)在各自的一個平面上如圖1所示,但是既有入射又有反射光線兩個面有且僅有一個,即如圖2所示.(操作時可把圖1中的兩個面拼合到一起即如圖2).從不同方向射向同一個入射點的對應(yīng)光線都可以呈現(xiàn)在對應(yīng)的平面上如圖3. 上述三個不同的面組合到同一個圖中如圖4所示，三個面相交于同一條直線ON，通過實驗看出，只要過入射點O的入射和反射光線所對應(yīng)的平面，肯定都會過ON這條直線，所以這條直線對于找到過O點的反射光線至關(guān)重要，我們把該條直線抽象出來，如圖5所示，由于它不是一條真實的光線，所以它在作圖時要用虛線畫出，通過用直尺測量發(fā)現(xiàn)，該條直線肯定過入射點，且與反射面垂直，因此我們把這樣一條過入射點，且與反射面垂直的直線用虛線畫出且定義為法線。歡