光反射中的学问

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  星期天早晨,我兴冲冲地和爸爸一起去买菜,想体验一下爸妈平时买菜做饭的辛苦,顺便也了解一下菜市场的交易情况。路上在和爸爸说说笑笑之时,我一抬头,迎着初升的太阳看到远处垃圾桶边有一些闪闪发亮的东西,等我想看个究竟时,却又发现有些刚刚还亮闪闪的东西似乎消失了,而刚刚看起来什么也没有的地方却又闪亮起来!等我们走进垃圾桶边时一看才知道,原来是一些散落在桶边的热水瓶胆碎片。
  我奇怪地问爸爸:“这些碎玻璃片怎么一会儿看起来闪闪烁烁,一会儿看起来又没有了?而先前看起来什么也没有的地方,怎么又会凭空冒出亮晶晶的碎玻璃片?难道垃圾桶也和刘谦一样会变魔术?”
  爸爸扶了扶鼻梁的眼镜笑着对我说:“垃圾桶是没有生命的塑料制品,它哪里会有刘谦那样的魔术水平呢!你看,现在阳光灿烂,这就是光的反射现象啊,你想想看,怎么用你所学的光学知识解释这一现象?”
  听爸爸这一说,我顿时豁然开朗:对了,这是光的镜面反射现象。平行的太阳光照射到表面光滑的碎玻璃片上,碎玻璃片对这部分太阳光发生了镜面反射,镜面反射的这部分光仍然沿着一个方向平行传播,如果我们的眼睛恰好在反射光线的传播方向上,就看到了亮晶晶的碎玻璃片。还有一些碎玻璃片因为位置的关系,反射光线没有传播到我们的眼睛里,所以我们就看不到它们。不过,我们是不断走动的,而每一块碎玻璃的反射光线方向虽然是随着太阳的移动不断改变,但这种变化速度很慢,所以我们的眼睛很快就看不到刚刚还亮晶晶的那些碎玻璃片,此时恰好又有另外一些碎玻璃片的反射光进入了我们的眼睛,于是我们又看到其他位置“冒出”了一些明晃晃的碎玻璃片,出现了魔幻般的感觉!说着,我还捡起路边的树枝,蹲下来画起了如下图所示的光路图。
  
  爸爸高兴地摸着我的头说:“解释得真是完美无缺啊!不过我还想问你一个问题:同样是在太阳光下,碎玻璃有时看见有时看不见,而垃圾桶看起来却一直都是一样的,这是为什么?”
  “垃圾桶的外表面脏乎乎的,粗糙不平,它对平行入射的太阳光只能发生漫反射。漫反射的光线向各个方向传播,因此无论在哪个角度我们都可以看到,而且看起来的效果也都差不多,这就是垃圾桶看起来一直都一样的原因。”说着,我又画出了光路图。
  
  爸爸肯定地点了点头,又追问道:“看你画出的这两种光路图,是不是看起来很有规律的镜面反射遵循光的反射定律,而看起来乱七八糟的漫反射不遵循光的反射定律啊?
  “才不是呢!”我急匆匆地解释起来,“镜面反射的每一条反射光线都是严格依据光的反射定律画出来的。同样,漫反射的每一条光线也是严格按照光的反射定律画出来的。也就是说,漫反射和镜面反射一样,每一条入射光线与它所对应的反射光线,都严格遵循光的反射定律。只不过镜面反射光线将平行入射光向同一个方向传播,所以看起来整齐划一、美观大方。而漫反射是将平行入射光向各个方向反射,所以看起来乱糟糟的一团。但漫反射一点也不“散漫”,并且漫反射和镜面反射是一样的重要,生活中我们能从各个方向看到同一个物体,就是依靠这些看起来乱实际一点也不乱的漫反射光线哦!”
  “100分!”爸爸拍着我的肩膀大声夸赞起来,“不过……”爸爸故意拉长声音停了下来。“不过什么?”我急切地问道。
  “光的镜面反射也有很重要的应用哦!你看战争题材的电视剧中常有这样的场景:雪亮的探照灯光刺破黑暗,将战场照得亮如白昼。而我们身边也有着重要的应用,比如自行车后面有一块红红的塑料,它就是镜面反射的一个典型应用。实际上,自行车的尾灯上的红塑料片,是多个相互垂直的光滑小塑料片组成的,后面的车灯照在自行车尾灯上,经过尾灯的两次反射又按原来的方向反射回去,如果仅以一条光线为例的话,我们可以画出这种情况下二次反射的光路图。”说着爸爸也拿起我丢下的树枝在地上画出了自行车尾灯的光路图。
  
  看到我点头表示理解的动作,爸爸又补充说道:“实际上,为保证安全,所有交通工具的尾灯都设计成互相垂直的红色反射面,这样就能使得当光线入射到尾灯上时,红色的反射光线一定与入射光线平行,从而达到使光线从哪里来又回到哪里去的效果,以警示后面的驾驶员,确保前后车辆的安全出行。”
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