在初中物理的教學(xué)里,與平面鏡成像相關(guān)的題目是經(jīng)常出現(xiàn)的,雖然《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)這部分內(nèi)容的要求較低,但在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的過(guò)程中確實(shí)有一些問(wèn)題常常困惑著我們,本文就來(lái)討論一下這方面的問(wèn)題,以幫助同學(xué)們能更順利地學(xué)好這一部分。
一、關(guān)于平面鏡的結(jié)構(gòu)及反光原理
平面鏡是在一塊平板玻璃的一面均勻地鍍上一層金屬膜(以前是銀,現(xiàn)在多用鋁等),在金屬膜外面漆上一層起保護(hù)作用的漆即可形成(如圖1甲)。
光射到平面鏡上,先透過(guò)玻璃層,遇到金屬膜再反射,反射光先透過(guò)玻璃層再進(jìn)入空氣里傳播,光在經(jīng)過(guò)空氣和玻璃的交界面時(shí)雖有折射,但因玻璃厚度薄,一般不考慮其對(duì)光路的影響,所以在作圖時(shí),平面鏡的示意圖(如圖1乙)主要畫出其反光面(短斜線表示其背面)。
練習(xí)1、一鉛筆尖垂直接觸平面鏡,筆尖的像到筆尖約有4毫米,問(wèn)平面鏡的厚度約有多大?
二、關(guān)于平面鏡成像原理
如圖2,平面鏡前的蠟燭是怎樣成像的呢?在燭焰上取一點(diǎn)S,發(fā)光點(diǎn)S射向鏡面的無(wú)數(shù)條光(圖甲中只畫三條)經(jīng)鏡面反射后,每一條反射光的反向延長(zhǎng)線會(huì)相交于鏡面后同一點(diǎn)M(根據(jù)光的反射定律和三角形全等知識(shí)可證明),而這些反射光進(jìn)入眼睛后,眼睛只能感覺(jué)到光是沿直線傳播而來(lái)(即不能感覺(jué)出光在進(jìn)入人眼前的過(guò)程中是否改變過(guò)光路,只能感覺(jué)光是沿后進(jìn)入眼睛的光線所在直線上的某點(diǎn)發(fā)出的),所以反射光AD、BE、CF進(jìn)入人眼后,人就感覺(jué)到它們好像是從它們反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)M發(fā)出的,于是就看到了像點(diǎn)M。通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道,在鏡子后面實(shí)際上并沒(méi)有這個(gè)發(fā)出光線的點(diǎn),所以叫虛像,物體上的每個(gè)點(diǎn)在鏡子里都能按如此原理成一個(gè)像點(diǎn),所有的像點(diǎn)就組成整個(gè)物體的虛像。
在平面鏡成像原理中,眼睛只能感覺(jué)到進(jìn)入眼睛的光是沿直線傳播而來(lái),這是眼睛的生理功能所決定的,這一點(diǎn)需要我們慢慢理解它。
練習(xí)2、如圖3,點(diǎn)S為平面鏡前一發(fā)光點(diǎn),請(qǐng)作出由點(diǎn)S發(fā)出的一條光,經(jīng)鏡面反射后其反射光經(jīng)過(guò)平面鏡前A點(diǎn)的光路圖。(提示:根據(jù)點(diǎn)S的像必在反射光線的反向延長(zhǎng)線上來(lái)作)
三、關(guān)于平面鏡成像大小
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得到:平面鏡能成正立、等大、像與物到鏡面等距的虛像的結(jié)論,從實(shí)驗(yàn)的角度容易理解,但由于在日常生活中,總有物體距平面鏡越遠(yuǎn),其像越小的生活經(jīng)驗(yàn),所以對(duì)“像與物等大”又表示懷疑,從而在解題過(guò)程中,因受生活經(jīng)驗(yàn)的干擾而常常出錯(cuò),這是怎么一回事呢?
原來(lái),這與我們沒(méi)把“像”理解成一個(gè)客觀對(duì)象有關(guān),一個(gè)物體只要放在平面鏡前方,它就能在關(guān)于平面鏡對(duì)稱的位置上成一個(gè)像,這個(gè)像就好象是一個(gè)物體一樣是客觀存在的。
大家知道,一個(gè)物體的長(zhǎng)度(含長(zhǎng)短、粗細(xì))是一定的,但人距它越遠(yuǎn),看到它感覺(jué)到它會(huì)越小,這與物體在視網(wǎng)膜上所成的像的大小有關(guān),物體距眼睛越遠(yuǎn),通過(guò)眼球凸透鏡成于視網(wǎng)膜上的倒立、縮小的實(shí)像也就越小,通過(guò)視神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X視覺(jué)中樞感覺(jué)到的物體就越小。但不能因距它遠(yuǎn),感覺(jué)到它小就說(shuō)它的長(zhǎng)度在變小,而實(shí)際上物體的長(zhǎng)度是一個(gè)客觀存在的量,其長(zhǎng)度是由物體本身決定的,而不是以我們的感覺(jué)來(lái)決定的。所以,無(wú)論我們距它遠(yuǎn)感覺(jué)它小,還是距它近感覺(jué)它大,實(shí)際上物體的長(zhǎng)度都未變。但在生活中我們能對(duì)看到的遠(yuǎn)處的物體的大小進(jìn)行估計(jì),這是根據(jù)物體在背景中的大小比例結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)綜合分析而得到的。
在平面鏡前觀看物體的像也是這樣的道理,應(yīng)把像理解為一個(gè)客觀的對(duì)象,其長(zhǎng)度是由像本身來(lái)決定,根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)知,像與物始終是等大的,所以,無(wú)論我們距平面鏡的距離發(fā)生怎樣的變化,感覺(jué)到的像無(wú)論是變大還是變小,像的大小,它也只能是由物體本身來(lái)決定,而不是以我們的感覺(jué)來(lái)決定的。
練習(xí)3、某同學(xué)從遠(yuǎn)處走向一面穿衣鏡,他在鏡中像的大小及像與人間的距離將(?。?BR> A、像變大,人和像間的距離變大
B、像變大,人和像間的距離變小
C、像大小不變,人和像間的距離不變
D、像大小不變,人和像間的距離變小
四、平面鏡成像的推廣
凡具有反光能力的平面,都能像平面鏡一樣成像,只是反光能力越強(qiáng)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,光滑的瓷磚面、光滑的金屬表面等等,平面鏡因其反射面反光能力特別強(qiáng),所以成像很清晰;窗玻璃面因反光能力弱,所成像不太清晰罷了。
練習(xí)4、在平靜的水面上能看到岸邊樹(shù)的倒影,這是為什么?(提示:利用平面鏡成像特點(diǎn)解釋)
一、關(guān)于平面鏡的結(jié)構(gòu)及反光原理
平面鏡是在一塊平板玻璃的一面均勻地鍍上一層金屬膜(以前是銀,現(xiàn)在多用鋁等),在金屬膜外面漆上一層起保護(hù)作用的漆即可形成(如圖1甲)。
光射到平面鏡上,先透過(guò)玻璃層,遇到金屬膜再反射,反射光先透過(guò)玻璃層再進(jìn)入空氣里傳播,光在經(jīng)過(guò)空氣和玻璃的交界面時(shí)雖有折射,但因玻璃厚度薄,一般不考慮其對(duì)光路的影響,所以在作圖時(shí),平面鏡的示意圖(如圖1乙)主要畫出其反光面(短斜線表示其背面)。
練習(xí)1、一鉛筆尖垂直接觸平面鏡,筆尖的像到筆尖約有4毫米,問(wèn)平面鏡的厚度約有多大?
二、關(guān)于平面鏡成像原理
如圖2,平面鏡前的蠟燭是怎樣成像的呢?在燭焰上取一點(diǎn)S,發(fā)光點(diǎn)S射向鏡面的無(wú)數(shù)條光(圖甲中只畫三條)經(jīng)鏡面反射后,每一條反射光的反向延長(zhǎng)線會(huì)相交于鏡面后同一點(diǎn)M(根據(jù)光的反射定律和三角形全等知識(shí)可證明),而這些反射光進(jìn)入眼睛后,眼睛只能感覺(jué)到光是沿直線傳播而來(lái)(即不能感覺(jué)出光在進(jìn)入人眼前的過(guò)程中是否改變過(guò)光路,只能感覺(jué)光是沿后進(jìn)入眼睛的光線所在直線上的某點(diǎn)發(fā)出的),所以反射光AD、BE、CF進(jìn)入人眼后,人就感覺(jué)到它們好像是從它們反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)M發(fā)出的,于是就看到了像點(diǎn)M。通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道,在鏡子后面實(shí)際上并沒(méi)有這個(gè)發(fā)出光線的點(diǎn),所以叫虛像,物體上的每個(gè)點(diǎn)在鏡子里都能按如此原理成一個(gè)像點(diǎn),所有的像點(diǎn)就組成整個(gè)物體的虛像。
在平面鏡成像原理中,眼睛只能感覺(jué)到進(jìn)入眼睛的光是沿直線傳播而來(lái),這是眼睛的生理功能所決定的,這一點(diǎn)需要我們慢慢理解它。
練習(xí)2、如圖3,點(diǎn)S為平面鏡前一發(fā)光點(diǎn),請(qǐng)作出由點(diǎn)S發(fā)出的一條光,經(jīng)鏡面反射后其反射光經(jīng)過(guò)平面鏡前A點(diǎn)的光路圖。(提示:根據(jù)點(diǎn)S的像必在反射光線的反向延長(zhǎng)線上來(lái)作)
三、關(guān)于平面鏡成像大小
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得到:平面鏡能成正立、等大、像與物到鏡面等距的虛像的結(jié)論,從實(shí)驗(yàn)的角度容易理解,但由于在日常生活中,總有物體距平面鏡越遠(yuǎn),其像越小的生活經(jīng)驗(yàn),所以對(duì)“像與物等大”又表示懷疑,從而在解題過(guò)程中,因受生活經(jīng)驗(yàn)的干擾而常常出錯(cuò),這是怎么一回事呢?
原來(lái),這與我們沒(méi)把“像”理解成一個(gè)客觀對(duì)象有關(guān),一個(gè)物體只要放在平面鏡前方,它就能在關(guān)于平面鏡對(duì)稱的位置上成一個(gè)像,這個(gè)像就好象是一個(gè)物體一樣是客觀存在的。
大家知道,一個(gè)物體的長(zhǎng)度(含長(zhǎng)短、粗細(xì))是一定的,但人距它越遠(yuǎn),看到它感覺(jué)到它會(huì)越小,這與物體在視網(wǎng)膜上所成的像的大小有關(guān),物體距眼睛越遠(yuǎn),通過(guò)眼球凸透鏡成于視網(wǎng)膜上的倒立、縮小的實(shí)像也就越小,通過(guò)視神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X視覺(jué)中樞感覺(jué)到的物體就越小。但不能因距它遠(yuǎn),感覺(jué)到它小就說(shuō)它的長(zhǎng)度在變小,而實(shí)際上物體的長(zhǎng)度是一個(gè)客觀存在的量,其長(zhǎng)度是由物體本身決定的,而不是以我們的感覺(jué)來(lái)決定的。所以,無(wú)論我們距它遠(yuǎn)感覺(jué)它小,還是距它近感覺(jué)它大,實(shí)際上物體的長(zhǎng)度都未變。但在生活中我們能對(duì)看到的遠(yuǎn)處的物體的大小進(jìn)行估計(jì),這是根據(jù)物體在背景中的大小比例結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)綜合分析而得到的。
在平面鏡前觀看物體的像也是這樣的道理,應(yīng)把像理解為一個(gè)客觀的對(duì)象,其長(zhǎng)度是由像本身來(lái)決定,根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)知,像與物始終是等大的,所以,無(wú)論我們距平面鏡的距離發(fā)生怎樣的變化,感覺(jué)到的像無(wú)論是變大還是變小,像的大小,它也只能是由物體本身來(lái)決定,而不是以我們的感覺(jué)來(lái)決定的。
練習(xí)3、某同學(xué)從遠(yuǎn)處走向一面穿衣鏡,他在鏡中像的大小及像與人間的距離將(?。?BR> A、像變大,人和像間的距離變大
B、像變大,人和像間的距離變小
C、像大小不變,人和像間的距離不變
D、像大小不變,人和像間的距離變小
四、平面鏡成像的推廣
凡具有反光能力的平面,都能像平面鏡一樣成像,只是反光能力越強(qiáng)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,光滑的瓷磚面、光滑的金屬表面等等,平面鏡因其反射面反光能力特別強(qiáng),所以成像很清晰;窗玻璃面因反光能力弱,所成像不太清晰罷了。
練習(xí)4、在平靜的水面上能看到岸邊樹(shù)的倒影,這是為什么?(提示:利用平面鏡成像特點(diǎn)解釋)