平面镜中的学问
生活中我们用的小镜子、穿衣镜……就是物理上所说的平面镜。
平面镜与我们的关系太密切了,脸洗干净了没有?衣服穿整齐了没有?头发是不是有些乱?……临出门前,我们都习惯地照照镜子。我们从镜子中能够看到一个和我们长得一模一样的“人”,那个“人”,物理上称为“像”。
平面镜能够成像。但是,它成像的特点是什么呢?
请同学们拿出准备好的小镜子,从镜子中你看到了自己的像。现在,请同学们改变自己和平面镜的距离,看看你的像和平面镜间的距离是如何变化的。再眨眨你的右眼,镜中的像也是眨右眼吗?你的像的大小和你又有什么关系?
是的,当我们离平面镜远的时候,镜中的像离平面镜的距离也变远了;当我们眨右眼的时候,镜中的像却在眨左眼,这一点像在跟我们唱反调呢。为了说明这一规律,请同学们在纸上写一个像电子表上的字体 “2”,在镜中看到的是几?
5!真的是左右反了。
什么?当你和平面镜的距离变远的时候,镜中的像变小了,是这样吗?
同学们都这样认为吗?哦,大家的观点是一致的。但是请同学们听好了:我的身高是1.6米,我的像有多大?
1.6米,同学们都同意了,是吗?
现在我又往后退了2米,我的身高会变化吗?会从1.6米变成1.5米吗?
不会,我的身高现在是固定的,那我的像和我又是等大的,它怎么会变小呢?
我们看起来明明就是离得远就变小了嘛!同学们心中有疑问。
对,像变小,是我们“看起来”的缘故。当我们看远处的景物的时候,是不是觉得它变小了?当一个人站在小山顶上的时候,我们觉得他就像豆那么大,他真的变得像豆那么大了吗?没有,是我们把他“看小”了。这是我们眼睛看物体时视角的问题,后面我们还要学习到。同样的道理,我们看镜中的像,也是眼睛把它“看小”了,而平面镜所成的像,并没有缩小。
像和物是等大的,像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离是相等的,这些结论是我们看起来的,我们必须用实验验证它的真实,才能称之为规律。
我现在通过平面镜看到了镜后有一个像,你在镜后看到我的像了吗?
没有。
这是因为平面镜成的是“虚像”而不是“实像”。实像是实际光线的交点,可以用光凭承接;而虚像是实际光线的反向延长线的交点,不能用光屏承接。所以,如果我在镜后放一张白纸的话,白纸上并没有这个像。
既然是虚像,那我们怎样去测量像的大小以及它到镜面的距离呢?
现在,我们把一块平面玻璃板垂直固定在桌面上,拿两支完全相同的蜡烛,点燃一支,放于玻璃板前,同学们看到了什么?
蜡烛的像!
现在,我再拿另一支没有点燃的蜡烛,放在第一支蜡烛的像里,注意要前后移动蜡烛,直到完全和像重合为止。现在,后面那支蜡烛的位置就是前面蜡烛的虚像的位置。
现在我们能够测量出物体和像到玻璃板的距离了吗?
然后,再改变一下蜡烛的位置,重复刚才的实验。
你得到了什么结论?
像和物体到玻璃板的距离相等!
那么像的大小呢?
因为两支蜡烛是完全重合的,所以我们说像和物等大。
好了,同学们能够总结出平面镜成像的规律吗?
像和物等大,像和物到平面镜的距离相等,上下不颠倒(正立)、左右颠倒、虚像、像和物连线与镜面垂直。
同学们总结得很好。现在老师有几个问题请同学们讨论:
① 我们研究的是平面镜成像的问题,为什么用平面玻璃板代替平面镜呢?
② 后面那只蜡烛为什么不点燃呢?
③ 何选择用两只大小完全的蜡烛实验?
④ 实验中玻璃版的厚度有何要求?厚一点好还是薄一点好?
⑤ 如果玻璃板和桌面不垂直,结果会怎么样?
⑥ 用光屏能否得到像?
答案:
①便于确定像的位置;
②使像更清楚;
③为了比较像与物大小关系。
④薄一点好,厚的话会成两个不重合的虚像。
⑤无论怎样移动后面那支蜡烛,都不能和像重合。
⑥不能,因为是虚像。
通过这一节课的探究,我们知道了平面镜成像的特点,用八个字来概括的话就是:等大、等距、正立、虚像。
好了,猴子捞月亮的故事大家都知道,你现在能用平面镜成像的特点来解释一下为什么猴子不能从水中捞出月亮来吗?水中的月亮离猴子有多远呢?已知,地球和月球的距离是38万千米。