在大千世界中我们能看见物体,归功于光的反射,因为反射面不同分为两种反射,一种是平面镜反射(已经探索过反射规律了)发生在光滑的物体上,一种是散射,发生在粗糙的物体上。在平面镜反射这一科目上,延伸出了令人非常好奇,有趣,并且深奥的话题:平面镜成像,就是我们日常所说的镜子里演射出来的成像,一般只有镜子、水、玻璃、能够产生, 镜子里的东西看起来和现实中的一模一样,那么今天就让我们走进这奇妙的平面镜成像吧。
首先,平面镜成像是怎么一回事呢?在镜子面前放什么,镜子里的镜像就是什么。如你在一个镜子面前放上一个茶杯,你就在镜子里面看到了一个茶杯,放上一只小仓鼠,镜子里面也传出来了小仓鼠活蹦乱跳的图像,那是如此逼真,如此生动,以至于感觉像另一个世界,是穿过这两个世界的门。记得小时候,好几次都想砸破玻璃去镜子的另一边看看。平面镜成像真的是另一个世界吗?很明显不是,不管成像是多么生动,鲜活,活生生,他们的动作总是和我们一致,并且长得和原物体一模一样,但用手永远触摸不到,是一个虚假的世界,光开的巧妙的玩笑(反射率极高的平面反射)
不过终究这还是很稀奇的一种反射吧,我有必要单独研究一下它:
那么,平面镜成像有什么规律吗?观察一面镜子,并且站在镜子面前移动,镜子里的你随着你一起移动,这不是一个规律吗?所有平面镜成像的动作和原物体的动作一致,并且平面镜成像的动作,随着现实中物体的动作改变,可以利用目测发现。
镜子中的象和现实中的物体相符合,对应。因此可以得出第二个规律,镜子里显示的图像一定是镜子前面的物体,如果前面是一只猫镜子里就不会出现一只老虎,而还是一只猫。(当然,不是所有的镜面都符合这个规律平面镜有这个规律,球面镜可就没有了,有一定的弧度,光聚焦在球面镜上会发生一定的扭曲,导致成像变化。)
那么镜子里的东西和现实中的长宽一样吗?如果站在镜子前面镜子里的和现在的我身体高度一样吗?
猜想:根据目测,平面镜中的物体和现实中的物体大小极有可能一样的吗?
材料:准备一面镜子,一把大尺子,以及一块四方体,准备好以后开始
实验:先把四方体贴紧镜子,并且量出它的长和宽,这时候反射出来的镜像里的四方体,同时也会离镜面最近紧紧贴住现实中的四方体,这时几乎可以排除镜面的误差(当然这是幻觉,其实都是一张平面)然后用尺子测量离镜面非常近的镜面四方体,观察测量结果,并和之前量出来的结果对比。同时,看看现实中的四方体和镜面中的四方体在贴得最近的时候是否吻合。
结论:如图所示,两个四方体贴合在一起时能完全重合,并且长宽高也完全相同,这个实验证明了我的猜想,镜面中的物体和现实中的物体的大小相同。(不过球面镜也同样不适用此条规律,知道嘻哈镜吗?那些镜面通过弧度扭曲镜像中的图片,导致人和物体要么变长,要么变矮,要么变胖,要么变瘦,和现实中的人物大不相同)当然现在讨论的是平面镜规律,结论没有问题…
吗?不,问题大着呢,这个实验虽说比较精确,但因为和玻璃那头的镜像显示有一点距离,谁知道会不会存在误差呢?就算有一点误差,结论也是错的。这就需要另一套实验器材了,玻璃,在玻璃面前放木块,玻璃也照样会反射出木块的像,这时候可以根据镜像中的虚拟位置,找到现实中对应的位置,而且将另一块一模一样的木块放在那(必须完全吻合镜像)只需测量玻璃两边的物体的高度就可以了。这时候就需要多次反复实验了。
实验结果:利用第一个实验得出的结论,其实是正确的,镜子里的成像和现实中的物体大小相同。
镜中成像也和镜像有一段距离,那么现实中的物体到镜面的距离,和成像到镜面中的距离一样吗?
猜想:镜成像和现实中的物体大小一样,离镜面的长度长度也是一样的。
材料:要就这个话题做实验。镜子当然得排除在外,因为镜子是不透明的,做不了实验(这个实验和上面的实验差不多)所以得采用另一种透明的反射物体,玻璃,既可以显示像,还是透明的。首先准备玻璃,尺子,还有两个相同小木块
实验:放一个小木块在玻璃面前,将玻璃抬高插入尺子, 然后在玻璃面前放上小物体,这时候玻璃会产生离玻璃有一段距离的镜像,因为它是透明的,所以便可以找另外一根蜡烛在镜像显示的那一边不断移动,直到完全吻合镜像,这时通过玻璃底下的尺子,就能测量出镜像和玻璃的远近关系,在和现实中的远近关系做对比,便可得出结论。如要追求严谨的话,可以将现实中的木块反复前后移动,再去测量镜成像对比。
结果:第一次实验时都离镜面5厘米,第二次实验度一镜面7厘米。
结论:现实中的物体到镜面中的距离,和平面镜中的像到镜面中的距离相等,平面镜中物体和镜面的距离和现实中物体和镜面的距离完全一样。利用玻璃的特性的实验一石二鸟,既解决了物体大小相等的问题,也解决了距离相等的问题。
通过这次探索我得出了四个规律,差不多探测清楚了这神祕莫测的平面镜:第一条,镜面中的像随着现实中的物体的运动而运动,第二条,镜面中的像与现实中的物体相吻合,第三条,像和现实中的物体大小相同。第四条,镜面中的像和现实中的物体到镜面的距离相同。最后我还想说,平面镜中像的亮度,肯定比实物的要低,因为像是反射出来的,人类还做不到完全反射光的物质,当光照射平面镜,有些光还是会留在平面镜中,不过这是猜测,肉眼很难区分亮度区别,期待啥时候能用精密仪器试一试。
其实,镜像里的像是不反射光的,之所以可以看到镜子中的物体,并不是镜面里的东西反射,而是镜面反射,但肉眼来看会产生错觉,称它为光的一个神秘莫测的玩笑是有理由的。