光的直進、反射與折射
基礎光沿直線傳播，遇到鏡面會反射，入射角等於反射角；光進入水或玻璃會折射而改變方向；影子、後視鏡和潛望鏡都是光的規律的應用。
- 光在均勻介質中沿直線傳播，影子和小孔成像都是證明。
- 光遇到鏡面會反射，入射角等於反射角（以法線為準）。
- 光進入另一種透明物質會折射，水中物體看似折彎是錯覺。
文體小知識：物理科學說明文用實驗解釋光的規律，直進、反射和折射都能夠親手驗證。
§課文原文 Passage
1光沿直線傳播。夜間手電筒的光束是一條直線，穿過小孔的陽光在地上形成一個圓點。影子最能證明光的直線傳播：光被身體擋住，背後便出現影子；太陽位置愈低，影子愈長。小孔成像實驗也說明這一規律：蠟燭的光穿過小孔，在暗盒的屏上形成上下倒轉的影像。
2光遇到物體表面會反射。平面鏡是最常見的例子：入射光線與法線的夾角稱為入射角，反射光線與法線的夾角稱為反射角；實驗量度發現兩個角度相同，這就是光的反射定律。舉個例子：激光筆以三十度射向鏡面，反射光線與法線的夾角同樣是三十度。
3光從一種透明物質進入另一種透明物質時會改變方向，稱為折射。把筷子斜插進水杯，從側面看，筷子在水面處像被折彎了——那是光從水進入空氣時發生折射。泳池的水看起來比實際淺，也是折射造成的錯覺，所以判斷水深不能只靠眼睛。
4光的規律在生活中大派用場：汽車後視鏡利用反射，讓司機看到車後的情況；潛望鏡利用兩塊四十五度角的平面鏡，讓躲在障礙物後的人看到前方；光纖利用光的反射，把網絡訊號傳遍世界。掌握光的規律，便能解釋身邊許多奇妙的現象。
1重點摘要 Summary
光沿直線傳播，遇到鏡面會反射，入射角等於反射角；光進入水或玻璃會折射而改變方向；影子、後視鏡和潛望鏡都是光的規律的應用。
2生字卡 Vocabulary
能夠自己發光的物體，例如太陽和電燈。
光在空氣等均勻介質中沿直線前進的性質。
光被物體擋住後在背光面形成的暗區。
光遇到物體表面返回原來介質的現象。
入射光線與法線之間的夾角。
反射光線與法線之間的夾角，與入射角相等。
在光線照射點與鏡面垂直的輔助線，用來量度角度。
光從一種透明物質進入另一種時改變方向的現象。
利用兩塊平面鏡反射，從障礙物後觀察前方的儀器。
3逐步講解 Steps
- 第一步：驗證光的直線傳播光在空氣中沿直線前進，這是光學最基本的規律，我們可以用實驗證明。舉個例子：把三張各開一個小孔的卡紙排成一行，只有三個小孔對齊時，眼睛才能看見另一端的燭光，證明光沿直線前進。如果其中一張卡紙稍稍移位，光線被紙張擋住，燭光便看不見了。夜間手電筒的光束筆直，也是同樣的道理。
- 第二步：用影子證明光的直線傳播影子的形成也能證明光沿直線傳播，因為光被不透明的物體擋住，後面便留下暗區。舉個例子：正午太陽高掛，影子短；黃昏太陽斜照，影子長。把鉛筆插在膠泥上代替日晷的針，影子會隨太陽位置移動，方向正好與太陽相反。古人正是利用這個原理製作日晷，靠影子來計算一天的時間。
- 第三步：認識小孔成像小孔成像是光沿直線傳播的另一個證明。舉個例子：在暗盒前壁開一個小孔，蠟燭的光穿過小孔，後壁的屏上出現倒立的火焰影像，因為火焰上端的光沿直線射到屏的下端，下端的光射到上端，光線交叉穿過小孔。孔要開得小，影像才會清晰；孔太大，光線混雜，影像便模糊了。
- 第四步：做光的反射實驗光射到鏡面會反彈回來，這現象叫做反射，可以用實驗量度。舉個例子：把平面鏡放在量角器上，由大人操作激光筆，以三十度射向鏡面，量度後發現反射光線與法線的夾角同樣是三十度，這就是反射定律。實驗時切勿用激光筆照射任何人的眼睛，一定要在大人陪同下進行，安全永遠放在第一位。
- 第五步：觀察反射定律的應用反射現象在日常生活中到處可見，最常見的便是鏡子。舉個例子：照鏡子時，鏡中的像左右相反；舉起右手，鏡中的「你」舉起的是另一邊的手。平面鏡能形成清晰整齊的像，因此被用在梳妝鏡、汽車後視鏡和潛望鏡上，幫助我們看見視線範圍以外的東西，既安全又方便。
- 第六步：觀察光的折射光從一種透明物質進入另一種時，前進方向會改變，這叫做折射。舉個例子：把硬幣放在杯底，退後至剛好看不見硬幣，再請人向杯中慢慢倒水，硬幣又重新出現，這是因為光在水面發生折射，轉向你的眼睛。斜插在水中的湯匙看起來在水面處折彎了，游泳池的水看起來比實際淺，都是同樣的道理。
- 第七步：解釋生活中的光現象學會光的三大規律後，便能解釋身邊許多光現象。舉個例子：游泳池的水看起來較淺是折射，汽車後視鏡成像是反射，影子隨日光移動是直線傳播，逐一用規律解釋，現象便不再神秘。懂得用科學原理看世界，遇到奇怪的現象便不會輕信迷信的說法，還能養成觀察和思考的好習慣。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：小軒由大人協助，用激光筆照射平面鏡，入射光線與鏡面的夾角是三十度。請問反射光線與鏡面的夾角是多少？與法線的夾角又是多少？
- 先畫法線：在光線的照射點畫一條與鏡面垂直的輔助線，它是量度角度的基準。
- 入射光線與鏡面夾角是三十度，法線與鏡面成九十度，所以入射角是九十度減三十度，等於六十度。
- 按照反射定律，反射角等於入射角，所以反射角同樣是六十度。
- 反射光線與鏡面的夾角是九十度減六十度，等於三十度，與入射光線完全對稱。
- 答案：反射光線與法線的夾角（反射角）是六十度，與鏡面的夾角是三十度，和入射光線完全對稱，正好符合反射定律。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1影子的形成證明光有什麼性質？
Q2光的反射定律是什麼？
Q3什麼是光的折射？
Q4潛望鏡利用了光的什麼規律？
Q5為什麼泳池的水看起來比實際淺？
8重點回顧 Recap
- 光在均勻介質中沿直線傳播，影子和小孔成像都是證明。
- 光遇到鏡面會反射，入射角等於反射角（以法線為準）。
- 光進入另一種透明物質會折射，水中物體看似折彎是錯覺。
- 潛望鏡和汽車後視鏡利用反射，光纖利用光傳送訊號。
- 激光實驗要由大人操作，絕不直視或射向眼睛。