光的平面镜成像

  在生活中,总是会见到一些有关平面镜的现象。就比如说一面镜子,我们在照镜子的时候,就在镜子里看到自己本身的像。如图:

在照镜子的时候,我会在镜子中看到自己的像,镜子中的像虽然可以看到,但是碰不到,不是真实存在的。并且我发现镜子中的像和我这个真实的人大小是一模一样的,不管你怎么动大小始终不变,所以我认为平面镜中的像和实体是等大的。我还发现一点就是真实的物体与镜子中的物体颜色也是一样的,假如你穿着一身绿色的衣服,在镜子中也会是绿色的衣服,也就是说镜子中的像和真实的物体颜色一样。我还发现一点,当你离镜子越来越近,在镜子中的像也会离镜子越来越近,你往前后移动多少,镜子中的像也移动多少,感觉实体离镜子的距离就等于镜子中的像离镜子的距离,是等距的。我又发现,当我的头往上抬的时候,在镜子中也是往上的。头往下的时候,在镜子中也是往下的,但是当我的头往左的时候,在镜子中却正好相反,是往右的。如果头往右,在镜子中就是左边,因此我就猜想实体与平面镜中的像上下一致,左右相反。

  针对这些现象,我有一个问题:实体距离镜子的距离是否等于虚像距离镜子的距离呢?我猜想是等距的,肉眼看上去一样,但不一定就是等距的,还需要实验去证明。

  我们可以做几组实验来验证一下我们的猜想,看看我的猜想是否正确。

  我们需要精确的数据,要分别量一下实体离镜子的距离,还有虚像到镜子的距离,然后做一下对比,才可以得到结论。实验需要用到一个平面镜实体和镜子的距离是很好测量的,但是虚像和镜子的距离将如何测量?我们总不能跑到镜子里去吧,虽然能看到,但是就碰不到,这可怎么办?真的令人很抓狂!现在想一想,有没有什么物体可以代替镜子,和它拥有同样的特性。可能就是玻璃吧。玻璃既可以将镜子一样看到自己的虚像,还可以透过玻璃看到另外的一边。此时,我想到了一个好方法。假如将一个物体放在玻璃前,可以在玻璃中看到这个物体的虚像,那么我们可不可以再找一个和这个物体一模一样的物体,放到玻璃的后面,直到和虚象重和,然后再量玻璃后面的物体离玻璃的距离,这样不就可以了!因为他们两个重和之后,就可以把这个物体当成虚像了,这样就可以成功地测量两边了!现在就可以设计一个实验,实验需要用到两个尺子,两个一模一样的物体,还有一面玻璃。我找到了两个几乎一模一样的棍子,颜色,长度,大小,以及宽度都是非常相似的。如图:

接着将一根棍子放在玻璃的一端,再把另外一个人棍子放在玻璃的后面,直到和虚像重和。此时在拿出两把尺子分别在两侧进行测量,发现它们的长度真的是一模一样的!这也证明了我们的猜想。如图:


  这也说明了实体距离镜子的距离等于虚像距离镜子的距离,两者等距。

  我还发现了一个特别有意思的现象。如果平面镜和物体是平行的,那么最终的虚像将会和真实的像一样。但是当这个平面镜与地面形成45度角的时候,此时平面镜上的虚像就正好倒了过来。如图:



  可现在我有一个问题,为什么光在和物体垂直的时候,就可以呈现出物体本身的像。而在45度的时候,就可以呈现出物体的倒像?我想这和光的传播路线有关系,可以通过光路图来解释一下。如图:


  通过平面镜的规律,我可以将它应用到生活当中,因为本来物理最终就是要解释生活中的现象,以及应用。我利用平面镜的原理,制作出来了一个变道望远镜。最终看到的像是倒着的如图:


这个就是在观察口所看到的像,正好倒了过来。这张图就是我爸的下脸倒像图。(手机拍摄不出效果,只能这样)




 

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