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内容简介

成像原理

成像特点

成像实验

平面镜的运用

平面镜成像
中文名
平面镜成像
外文名
Plane mirror imaging
别名
镜像
原理
光的反射定律
平面镜
镜子中的影像叫虚像。镜子里的影像就叫平面镜成像,经常被缩写为镜像。 反射面是光滑平面的镜子叫平面镜,最好使用玻璃等可使光透过的镜子。
图一 平面镜成像示意图
成像特征
在实验中,我们常用薄玻璃板来代替平面镜。因为采用玻璃板代替平面镜,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到$A$蜡烛的像的同时,也能观察到$B$蜡烛,巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题。为了更清晰的看到“镜”中的像,我们要求玻璃前的物体要尽可能的亮,而环境要尽可能的暗。而玻璃后的物体不需点亮,环境要尽可能的暗。所以平面镜成像实验适合在较暗的环境下进行。
平面镜能改变光的传播路线,但不能改变光束性质,即入射光分别是平行光束、发散光束、会聚光束时,反射后仍分别是平行光束、发散光束、会聚光束。
由物体任意发射的两条光线,由平面镜反射,射入眼睛。人眼则顺着这两条光线的反向延长线看到了两条线的交点,即我们在平面镜中看到的像,但是平面镜后面是没有物体的,所以物体在平面镜里成的是虚像(平面镜所成的像没有实际光线通过像点,因此称作虚像);无法在光屏上显现,像距与物距大小相等,它们的连线跟镜面垂直,它们到镜面的距离相等,上下相同,左右相反。成的是正立等大的虚像。(实际上是前后相反,但是教科书上是左右相反)
原理
光的反射 由于平面镜后并不存在光源$(S)$的对应点$(S^{'})$,进入眼光的光并非来自对应点$(S^{'})$,所以把$(S^{'})$称为虚像。
解释
照镜子就是这样的原理。可以说,只要利用到平面镜,就一定是镜面反射。镜子里的影像就叫平面镜成像,经常被缩写为镜像。 平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的,所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大,距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。 根据平面镜成像的特点,像和物的大小,总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化,它在平面镜中所成的像的大小始终不变,与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉,当人走向平面镜时,视觉确实觉得像在“变大”,这是由于人眼观察到的物体的大小,不仅仅与物体的真实大小关于,而且还与“视角”密切相关。从人眼向被观察物体的两端各引一条直线,这两条直线的夹角即为“视角”,如果视角大,人就会认为物体大,视角小,人就会认为物体小。当人向平面镜走近时,像与人的距离小了,人观察物体的视角也就增大了,因此所看到的像也就感觉变大了,但实际上像与人的大小始终是相等的,这就是人眼看物体“近大远小”的原因。这正如您看到前方远处向您走来一个人一样,一开始看到是一个小黑影,慢慢变得越来越大,走到您面前时更大,其实那一个小黑影和走到您面前的人是一样大的,只是因为视觉的关系,平面镜成像的像和物关于镜面对称,因此人逐渐靠近镜面。像也一定逐渐靠近镜面,人的感觉是“近大远小”,这是一种视觉效果。
1.平面镜所成的像的大小与物体的大小相等。 2.像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直。 (常简述为:平面镜所成的像与物体关于镜面对称。) 3.平面镜所成的像是虚像。
特点
平面镜成像的特点一般情况下只要是平面镜成像,都是利用了光的反射定律。太阳或者灯的光照射到人的身上,被反射到镜面上(注意:这里是漫反射,不属于平面镜成像)。平面镜又将光反射到人的眼睛里,因此我们看到了自己在平面镜中的虚像。(这才是平面镜对光的反射)。 平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的,所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大,距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。 根据平面镜成像的特点,像和物的大小,总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化,它在平面镜中所成的像的大小始终不变,与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉,当人走向平面镜时,视觉确实觉得像在“变大”,这是由于人眼观察到的物体的大小,不仅仅与物体的真实大小有关,像是光反射的形成的。(光路拥有可逆性)注:人的高度高于平面镜时,无法完全看到自身在平面镜中的像。
实验中的问题
1 用薄玻璃板代替平面镜——便于找到像的位置; 2 用相同相等的物体(蜡烛)——便于比较物像大小; 3 玻璃板竖直放置——让像呈在桌面上方; 4 实验室光线较暗——便于观察; 5 多次改变物体(蜡烛)位置——便于找到普遍规律。 6 刻度尺——测量像到平面镜的距离。 7 使用镀膜玻璃板代替普通玻璃板——增强光的反射,使像更亮。
仪器和器材
蜡烛,$12 \mathrm{~cm} \times 15 \mathrm{~cm}$透明玻璃片(最好用贴有反光膜的汽车用玻璃),木块或其他能使玻璃板立起的物体。
实验方法
1.在桌面铺上一张大纸(最好是格子纸),纸上竖立一块玻璃板,作为平面镜。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。 2.把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。 3.再拿一只外形相同,但不点燃的蜡烛,受理的放在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。 4.这个位置是前面那只蜡烛的像的位置。在纸上记下这两个位置。实验时注意观察蜡烛的大小和它相等大小是否相同。 5.移动点燃的蜡烛,重新做实验。 6.用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,并用刻度尺分别测量他们到玻璃板的距离,将数据记录下来,并且分析。可得出平面镜成像的规律与特点。
图二 平面镜成像实验
实验技巧
做实验时方格纸上的记号,应将物体的整个底部形状画出。
实验方法
本实验总方法:实验归纳法。 等效替代法:用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛,再与点燃蜡烛的像对比。(用不发光物体需在较亮的环境下或用光源照亮物体) 注:此实验的物是不包含烛焰的蜡烛
平面镜在各行各业中都有广泛的应用。医生用来检查牙齿的小镜就是平面镜,早期军事上的潜望镜主要是由两块平面镜组成的。 如果把许多平面镜按照一定的规律排列起来,就可以把太阳光反射后汇聚到同一个位置,从而利用太阳光能来发电。这就是塔式太阳能电站的原理。
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