在初中物理的教学里,与平面镜成像相关的题目是经常出现的,虽然《物理课程标准》对这部分内容的要求较低,但在学习这部分内容的过程中确实有一些问题常常困惑着我们,本文就来讨论一下这方面的问题,以帮助同学们能更顺利地学好这一部分。
一、关于平面镜的结构及反光原理
平面镜是在一块平板玻璃的一面均匀地镀上一层金属膜(以前是银,现在多用铝等),在金属膜外面漆上一层起保护作用的漆即可形成(如图1甲)。
光射到平面镜上,先透过玻璃层,遇到金属膜再反射,反射光先透过玻璃层再进入空气里传播,光在经过空气和玻璃的交界面时虽有折射,但因玻璃厚度薄,一般不考虑其对光路的影响,所以在作图时,平面镜的示意图(如图1乙)主要画出其反光面(短斜线表示其背面)。
练习1、一铅笔尖垂直接触平面镜,笔尖的像到笔尖约有4毫米,问平面镜的厚度约有多大?
二、关于平面镜成像原理
如图2,平面镜前的蜡烛是怎样成像的呢?在烛焰上取一点S,发光点S射向镜面的无数条光(图甲中只画三条)经镜面反射后,每一条反射光的反向延长线会相交于镜面后同一点M(根据光的反射定律和三角形全等知识可证明),而这些反射光进入眼睛后,眼睛只能感觉到光是沿直线传播而来(即不能感觉出光在进入人眼前的过程中是否改变过光路,只能感觉光是沿最后进入眼睛的光线所在直线上的某点发出的),所以反射光AD、BE、CF进入人眼后,人就感觉到它们好像是从它们反向延长线的交点M发出的,于是就看到了像点M。通过实验知道,在镜子后面实际上并没有这个发出光线的点,所以叫虚像,物体上的每个点在镜子里都能按如此原理成一个像点,所有的像点就组成整个物体的虚像。
在平面镜成像原理中,眼睛只能感觉到进入眼睛的光是沿直线传播而来,这是眼睛的生理功能所决定的,这一点需要我们慢慢理解它。
练习2、如图3,点S为平面镜前一发光点,请作出由点S发出的一条光,经镜面反射后其反射光经过平面镜前A点的光路图。(提示:根据点S的像必在反射光线的反向延长线上来作)
三、关于平面镜成像大小
通过实验探究得到:平面镜能成正立、等大、像与物到镜面等距的虚像的结论,从实验的角度容易理解,但由于在日常生活中,总有物体距平面镜越远,其像越小的生活经验,所以对“像与物等大”又表示怀疑,从而在解题过程中,因受生活经验的干扰而常常出错,这是怎么一回事呢?
原来,这与我们没把“像”理解成一个客观对象有关,一个物体只要放在平面镜前方,它就能在关于平面镜对称的位置上成一个像,这个像就好象是一个物体一样是客观存在的。
大家知道,一个物体的长度(含长短、粗细)是一定的,但人距它越远,看到它感觉到它会越小,这与物体在视网膜上所成的像的大小有关,物体距眼睛越远,通过眼球凸透镜成于视网膜上的倒立、缩小的实像也就越小,通过视神经传输到大脑视觉中枢感觉到的物体就越小。但不能因距它远,感觉到它小就说它的长度在变小,而实际上物体的长度是一个客观存在的量,其长度是由物体本身决定的,而不是以我们的感觉来决定的。所以,无论我们距它远感觉它小,还是距它近感觉它大,实际上物体的长度都未变。但在生活中我们能对看到的远处的物体的大小进行估计,这是根据物体在背景中的大小比例结合生活经验综合分析而得到的。
在平面镜前观看物体的像也是这样的道理,应把像理解为一个客观的对象,其长度是由像本身来决定,根据平面镜成像特点知,像与物始终是等大的,所以,无论我们距平面镜的距离发生怎样的变化,感觉到的像无论是变大还是变小,像的大小,它也只能是由物体本身来决定,而不是以我们的感觉来决定的。
练习3、某同学从远处走向一面穿衣镜,他在镜中像的大小及像与人间的距离将( )
A、像变大,人和像间的距离变大
B、像变大,人和像间的距离变小
C、像大小不变,人和像间的距离不变
D、像大小不变,人和像间的距离变小
四、平面镜成像的推广
凡具有反光能力的平面,都能像平面镜一样成像,只是反光能力越强的表面,所成的像越清晰,如水面、窗玻璃表面、光滑而平整的家具表面,光滑的瓷砖面、光滑的金属表面等等,平面镜因其反射面反光能力特别强,所以成像很清晰;窗玻璃面因反光能力弱,所成像不太清晰罢了。
练习4、在平静的水面上能看到岸边树的倒影,这是为什么?(提示:利用平面镜成像特点解释)
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