什么是反射
我们能看见物体是因为光线从物体上反射到我们的眼睛里。但我们并不总是这样理解的。
毕达哥拉斯(约公元前500年)以直角三角形定理而闻名，他提出视觉是由光线从人眼中照射到物体产生的。伊壁鸠鲁持相反的观点:物体产生光线，然后光线进入眼睛。其他希腊哲学家——最著名的是欧几里得和托勒密——非常成功地使用射线图来展示光在光滑表面上是如何反射的，或者当它从一种透明介质传递到另一种透明介质时是如何改变方向的。
是希腊哲学家伊壁鸠鲁(c。公元前300年)，认为光是由眼睛或物体本身以外的来源发出的，当光从物体上反射并进入眼睛时就产生了视觉。伊壁鸠鲁一直在研究正确的观点，但直到公元9世纪th和10th在我们开始了解真实情况的几个世纪之前。Abu Ali Mohammed Ibn Al Hasn Ibn Al Haytham (Ibn Al -Haytham)在公元965年到1039年之间生活在今天的伊拉克，他发现了人眼的光学元件，并正确地描述了视觉是光线从物体反射到人眼的过程。与伊本·阿尔·海瑟姆的结论主要不同之处在于，他是通过进行一项实际的科学实验来确定的，他在一间黑房间里，把两盏灯笼从不同高度的两个针孔里照进去。在黑暗的房间的墙上，他看到了两个光点。当他移走一盏灯时，对应那盏灯的光点就消失了。这一发现使他得出结论:光不是从眼睛发出的，而是在物体上以直线反射的。
光从表面反射的方式是可预测的，并遵循反射定律。从本质上讲，如果光线以一个角度照射到镜子上，它将以相同的角度从镜子反射回来。参见图1。
或者用更数学的术语来说，入射角(i)等于反射角(r)。这很容易用激光、镜子和量角器来测量角度。参见图1。I为入射(入射)射线;R是反射光;N是法线，这是一条假想的线，垂直于光反射的表面(在这种情况下是镜子)。入射角(i)是入射光线与法线的夹角;反射角(r)是反射光线与法线的夹角。
图1光在镜子上的反射，包括入射(I)和反射(R)光线;和入射角(i)和反射角(r) i=r
为了探索反思的本质以及它如何让我们看到，让学生做活动3，灯箱。
《小辣椒的幽灵》是另一个有趣且具有视觉吸引力的反射例子。学生们可以研究反射的物理学，以及它是如何被用来创造鬼屋和戏剧效果，从而创造出似乎漂浮在空中的虚拟和幽灵般的图像。参见活动5。《小辣椒的鬼魂．查看下面的视频，看看你在活动5中创造的一个版本的小辣椒的幽灵幻觉。
吸收
当一个物体吸收光时，它会将一部分光转化为热能。根据材料的不同，光也可能被转化并以生物发光或磷光的形式重新发射。请看下面的故事夜光袋熊、鸭嘴兽和其他动物。
对于可见光，有颜色的物体会反射我们所看到的颜色，但会吸收可见光谱中的所有其他颜色。
什么是折射?
当光沿直线传播并从一种介质进入另一种介质时，例如从空气到水，它会改变速度和方向。这叫做折射。光的速度会根据它穿过的介质而改变。常数(E中的c = mc2)是真空中的光速。
从技术上讲，光速并没有改变，因为当它穿过介质时，它会与不同介质中的原子相互作用，每次相互作用都会改变方向，从而影响它通过特定介质所需的时间。参见图2。
为了向学生介绍折射的概念并表演魔术，请检查活动6，出现硬币．
自己制作放大镜。折射的概念被用于制造放大镜、显微镜、望远镜、照相机和我们的眼镜的矫正透镜，以帮助我们看到东西。你可以用一滴水制作你自己的放大镜。水滴在它所停留的表面上有一个球形，这将起到透镜的作用。这个创意网站有一个简单的自制版本水滴放大镜．
图2。当光从一种介质传递到另一种介质时，它会改变方向(折射)并变慢，或者更准确地说，从它的入口到出口的路线更长，因此看起来变慢了。在这种情况下，因为水的密度比空气大，所以它会向法线折射。当它离开水进入空气时，它会折射出法线。
斯涅尔定律
威勒布罗德·斯涅利乌斯(1580-1626)被认为是折射定律(斯涅尔定律)的发明者，尽管早在托勒密时期，许多哲学家和科学家已经发现光改变方向的量是由它穿过的介质决定的，但他们还没有得出数学来解释这一点。
同样，Ibn al-Haytham做了很多关于折射的基础工作。他解释了透镜是如何放大物体的，这是由于光线进入玻璃时改变方向(折射)造成的。然而，在伊本·海瑟姆之前，另一位伊斯兰科学家伊本·萨尔发现了透镜是如何“弯曲”和聚焦光线的，威勒布罗德·斯内利乌斯正是基于这项工作建立了他的定律。斯涅尔定律表明，光通过介质会以特定的比例改变方向，这与它撞击介质的角度有关。斯涅尔定律将确定光线通过折射介质的方向，这是一个简单的方程，n₁sin(θ₁)= n₂sin(θ₂)，其中n₁和n2分别是入射角和折射角。
我们利用这种对任何给定物质中有多少光会折射的理解，发明了显微镜、望远镜和放大镜。我们已经了解了眼睛的工作原理，现在可以设计镜片来矫正视力。我们甚至已经开始开发仿生眼
我们也明白了为什么会有彩虹，这是自然界最令人印象深刻的景象之一。见活动7，如何找到彩虹，为学生提供运用斯涅尔定律的实际经验。此外，你还将学习如何找到彩虹。
与反射定律一样，为了测量折射，所有的角度都是从90°的虚线(法线)到两种介质表面的测量。
当光进入不同的介质时，光的数量会变慢，它改变方向的程度由它进入的介质的折射率决定。本质上，介质的密度越大，折射率就越大。例如，玻璃的密度比水大，水的密度比空气大。
如果光进入任何具有更高的折射率，(如从空气进入玻璃)它变慢并改变方向对法线。如果光进入一种物质较低的折射率(如从水到空气)它改变方向走了从法线开始。
严格来说，光是不会弯曲的．你可能会看到光在折射时发生弯曲。这是指光改变方向。实际上，光并不像软管或一段电线那样弯曲。光沿直线传播。
要想更深入地探索折射，请看费米实验室的两个视频在这里而且在这里
衍射
衍射是光在穿过缝隙或物体周围时改变方向的一种波。光波之所以弯曲，是因为当它们穿过缝隙或围绕一个物体时，波峰和波谷是如何相互作用的。然而，当一个波绕过一个物体时，它会分裂成两个波来绕过该物体。当两种波在物体的另一侧相互作用时，它们就形成了所谓的合成波。在这两个波的相互作用中，当一个波的峰值与另一个峰值重叠时，它们就会叠加在一起，形成一个更大的波(振幅增加)。当波峰和波谷相遇时，它们会相互抵消，你会得到一个更小或更平坦的波(或振幅减小)。这导致了经典的干涉图案，这表明光具有波状性质。干涉图案会有明亮的光斑，这是峰重叠的地方。深色的斑点是峰值和低谷相互抵消的地方。如果一个波通过两个缝而不是一个缝，你也会看到这种模式，这也是经典的双缝实验所复制的。 The waves passing through each gap would bend and then interfere with each other producing a similar interference pattern. This is the famous double slit experiment. The Exploratorium also has a家庭科学版本来证明这一点．
对于一个整齐深入的演示和解释，光如何行为，当它围绕一个物体看这个剪辑。
但是波为什么会弯曲呢?这是有点技术的地方，但是对于任何9-10年级的学生来说，想要扩展他们的思维，看看下面G部分关于衍射的视频——很方便的东西。