鏡中的你是真的嗎？親手體驗「反射定律」的光學實驗

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我是 Science Trainer 桑子研，每一天都是一場實驗。

早上對著洗手台的鏡子看自己的臉，搭電車時窗戶映出沿途風景，雨後的水窪倒映著天空。我們每天的生活，其實到處都是「光的反射」。不過，如果有人突然問你：「為什麼鏡子裡可以看到東西？」你是不是也會一時不知道該怎麼解釋呢？

今天要介紹一個簡單又有趣的實驗，不只是背課本上的定義，而是真正用自己的眼睛和雙手，親自體會「光的反射定律」。

真正感受到光的反射，其實沒有想像中容易

教到光學時，不管是「反射定律」還是「漫反射」，如果只是照著課本念定義，學生往往很難真正理解。

即使老師說：「光會像球打到牆壁一樣反彈。」「表面凹凸不平時，光就會往各個方向散開。」學生也未必真的能感受到其中的意思。

所以，最有效的方法還是讓大家親手做一次實驗。

我自己在教學時，也一直反覆思考：「學生真的懂了嗎？」這個實驗不只是學知識，更能培養觀察能力與科學思考。當學生親眼看到光的變化、親手測量數據時，那種「原來如此！」的驚喜，才是真正學會科學的開始。

順帶一提，目前已知最早記錄反射定律的人，據說就是古希臘數學家歐幾里得。早在西元前300年左右，人們就已經知道「入射角等於反射角」這個規律。也就是說，人類研究鏡子的奧祕，已經超過兩千年了。

準備材料

• 光源（最好能發出平行光）：能清楚看到光路最好。雷射筆也可以使用，但要考慮光束是否容易觀察。
• 平面鏡：手鏡或學校理化教室的平面鏡都可以。我很推薦大創販售的卡片鏡（Card Mirror），價格便宜又耐用，非常適合教學。

Card Mirror（Amazon）

【鏡で食べかけのケーキが復元!?】中学生が夢中になるカードミラー実験のススメ

• 附量角器的觀察紀錄紙（也可以自己製作）：測量入射角與反射角不可缺少。只要在大張紙上畫好量角器，再標示鏡子放置的位置即可。我自己使用的版本每15度都有預先畫好的輔助線，量測時更加方便。

實驗方法

把光源照向平面鏡，測量每一次的入射角與反射角並記錄下來。

重點不是趕快完成，而是讓學生專心把反射角量準。

透過多次測量，學生會自然發現：入射角與反射角始終相同，也就能自己歸納出「反射定律」，而不是死背課本內容。

使用卡片鏡進行測量

卡片鏡竟然會出現誤差？

如果把卡片鏡與教材公司販售的實驗鏡相比，會發現當入射角越來越大時，有時候測量結果竟然開始偏離反射定律。

下面就是使用 Narika 教具時的實驗情況。

原因就在於卡片鏡表面覆蓋了一層透明塑膠保護膜。

光線進入塑膠層時會折射一次，離開塑膠層時又會再折射一次，因此光路會產生一點點偏移。

當入射角較小時，這種偏差幾乎感覺不到；但入射角越大，光在塑膠層內走的距離越長，偏移量也會越明顯。

所以，實驗中最重要的就是仔細觀察、誠實記錄，不要因為結果和預期不同就急著修改數據。

如果把這些測量結果畫成圖表，就會得到像下面這樣的結果。

單看數字時，很難察覺其中的差異；但一畫成圖，就能立刻發現：「原來只有大角度時才開始偏離！」

因此，除了收集數據之外，也建議讓學生練習把資料整理成圖表。這不僅有助於分析實驗結果，也能培養科學探究與資料判讀能力。

接下來，就一起來挑戰「漫反射」的實驗吧！

くしゃくしゃアルミホイルで発見！光の反射がバラバラになる理由（乱反射の実験）

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