黑板为什么会反光?

2017-09-03 10:29:35      点击:

目前,全国使用较多的一种黑板是墨绿色的弧形黑板,板面呈墨绿色,表面呈抛物形,凹面面对学生,像是一个环幕电影的感觉,它采用一种进口铝合金为框,板面为特制烤漆钢材。使用这种黑板,在刚用的一两年内坐在第一排角上,黑板反光的现象确实基本不存在了。但一般用到第三年左右黑板反光的现象就开始出现了,随着年月的增长,黑板反光的现象会越来越严重。

那么,黑板为什么会反光呢?

记得上学的时候,老师常说教室里大家都能看清黑板上的字是因为黑板上的字发生了漫反射,但坐在边上的同学看黑板另一边的字却是白茫茫一片,原因是镜面反射,以此来说明镜面反射和漫发射。

如今,自己当老师了,对这一答案我突然有种怀疑:如果认为黑板反光是镜面反射,那为什么同样的反射面会有时是漫反射有时是镜面反射呢,换句话说就是为什么角度不同反射性质也不同? 我把它作为一个探究课题留给大家?(我们的黑板是那种现在常用的稍带绿底黑板。)

几天过后,有同学找来答案:黑板用久了变旧了,比较光滑,所以就容易发生镜面反射。难道只有右边的黑板给左前排的学生,左边的黑板给右前排的学生吗?显然这种答案说不过去。

又有学生找来答案:窗户入射的平行光照射到黑板上,在另一边就会有较多的光反射到观察者的眼睛,就眼睛;而在其他角度,反射进观察者的眼睛的光比较少, 所以就舒服一些。黑板的现象很类似玻璃的情况, 如果用镜子把太阳光反射到人眼里的话,会感觉很刺眼,而如果没有把太阳光反射进人眼,看起来就会舒服一些。

可问题是一般的教室两边都是窗子,也没有什么点光源呀,应该说光线都比较均匀,怎么会出现一会儿入射眼睛光多,一会儿入射眼睛光少呢?

但这个答案提示我,前排窗户确实对黑板有影响,比如拉上前面窗帘,眼睛就会弱一些。通过仔细分析研究,回忆学过的菲涅尔效应让我恍然大悟:在真实世界中,除了金属之外,其它物质均有不同程度的菲涅尔效应。视线垂直于表面时,反射较弱,而当视线非垂直表面时,夹角越小,反射越明显。如果你看一个圆球,那圆球中心的反射较弱,靠近边缘较强。不过这种过度关系受折射率影响。

我们的黑板接近黑色,入射光一部分被反射,大部分被吸收。而写在上面的白字对所有色光全部反射,于是就形成鲜明对比,看上去就清晰;并且黑板越黑吸收的光越多,白字对比越明显就越清晰。但是从教室后面向前走的过程中,是入射角和反射角逐渐增大的过程,根据菲涅尔效应可以知道,吸收光线的黑板反射能力逐渐增强,于是有更多的反射光线进入同学的眼睛,直到前排的同学看到的是白晃晃一片,原因就是黑板反射光线很强,白字与黑板之间没有明显的对比,所以什么都看不见了。也可以说,同学们看不到黑板反光部分的字,这是因为黑板上的反光部分发生镜面反射,光线强度比粉笔字漫反射的光线强,对眼睛的刺激强烈,所以黑板“反光”时粉笔字反而变得看不清楚。

有不少黑板生产商花费了不少的财力物力,去研究开发不同形状或材质的黑板,以减免黑板反光,但再好、再新的黑板也经不住黑板擦每天频繁的擦来擦去,让黑板变得越来越光滑,从而增添了反光的程度。教室光线越好黑板反光越厉害,特别是为了采光,大部分教室是东西向的,这样的教室反光比南北向的教室反光更厉害。
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