探究平面鏡成像的特點(diǎn)

張柏健

要點(diǎn)提煉

如圖1是探究平面鏡成像的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中需要注意以下4點(diǎn)：

（1）器材選擇：實(shí)驗(yàn)中為了便于確定像的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇茶色玻璃板來(lái)代替平面鏡；實(shí)驗(yàn)時(shí)為了比較像與物體的大小關(guān)系，應(yīng)選擇兩支完全相同的蠟燭；實(shí)驗(yàn)時(shí)需要利用刻度尺測(cè)量?jī)芍灎T到玻璃板的距離，這是為了比較像與物到鏡面的距離是否相等。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：為便于觀察，實(shí)驗(yàn)最好在稍暗的環(huán)境中進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃板與桌面一定要垂直放置，否則在水平面上將無(wú)法找到像的位置（像呈現(xiàn)在蠟燭B的上方或下方）；由于玻璃板有一定的厚度，玻璃板的兩個(gè)表面都分別能成像，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇薄一點(diǎn)的玻璃板。

（3）數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)時(shí)，在利用刻度尺分別測(cè)量像與物到平面鏡的距離關(guān)系時(shí)，可以利用刻度尺進(jìn)行測(cè)量，也可以將紙沿鏡面所在位置對(duì)折，判斷像與物兩點(diǎn)是否對(duì)應(yīng)重合（俯視圖如圖2），也可以直接在方格紙上判斷像與物的位置關(guān)系；蠟燭A遠(yuǎn)離時(shí)，像的大小不變（看起來(lái)變小的原因是距離變大，視角變小）；移去蠟燭B，并在其位置放一光屏，觀察到光屏上沒(méi)有像，可判斷平面鏡所成的像為虛像。

（4）實(shí)驗(yàn)方法：等效替代法、比較法和歸納法。本實(shí)驗(yàn)需重復(fù)多次，目的是尋找平面鏡成像的特點(diǎn)，即：虛像、等大、等距、垂直（對(duì)稱(chēng)）。

拓展提升

平面鏡所成的虛像只能用眼睛看，不能用光屏接收，這是因?yàn)樘撓袷枪饨?jīng)過(guò)平面鏡反射后反射光線的反向延長(zhǎng)線相交形成的，而實(shí)像是實(shí)際光線相交形成的，這是實(shí)像與虛像的本質(zhì)區(qū)別。平面鏡成像的原理是光的反射，在探究光的反射實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖3所示，需要注意以下4點(diǎn)：

（1）需要將可繞ON轉(zhuǎn)動(dòng)的白色硬紙板與水平桌面上的平面鏡垂直放置，這里白色硬紙板的作用：顯示光的傳播路徑，探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)，顯示反射角隨入射角的變化。

（2）將硬紙板（即光屏）繞ON向前或向后旋轉(zhuǎn)一定角度，將無(wú)法觀察到反射光線（實(shí)際上反射光線還在原來(lái)的位置），這樣可驗(yàn)證三線是否共面。

（3）讓光線逆著原反射光線入射到鏡面上，可觀察到此時(shí)反射光線會(huì)逆著原入射光線的方向射出，這可證明光反射時(shí)，光路是可逆的。

（4）光的反射定律：三線共面，兩線分居，反射角等于入射角。

探究應(yīng)用

例 （2022·江蘇·衡陽(yáng)）在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，如圖4，桌面上鋪一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡。沿著玻璃板在紙上畫(huà)一條直線表示平面鏡的位置。把一支點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形與A相同但不點(diǎn)燃的蠟燭B，豎立著在玻璃板后面移動(dòng)，直到它看上去與蠟燭A的像完全重合。這個(gè)位置就是蠟燭A的像的位置。在紙上記下這兩個(gè)位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)注意觀察蠟燭的大小和它的像的大小是否相同。移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭，重做實(shí)驗(yàn)。

（1）為便于觀察，該實(shí)驗(yàn)最好在 ___________（選填“較亮”或“較暗”）環(huán)境中進(jìn)行。

（2）除了圖4中提供的器材外，實(shí)驗(yàn)中還需要一種測(cè)量工具是___________ 。

（3）把一支點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板前面，再拿一支外形與A相同但不點(diǎn)燃的蠟燭B，豎立著在玻璃板后面移動(dòng)，直到它看上去跟蠟燭A的像完全重合，這樣做既確定了像的位置，又驗(yàn)證了像與物的 ___________ 關(guān)系。

（4）將蠟燭A逐漸靠近玻璃板時(shí)，它的像的大小 ___________ （選填“變大”或“不變”或“變小”）。

（5）移去蠟燭B，在其位置豎立光屏，在光屏上不能承接到A的像，說(shuō)明平面鏡所成的像是 ___________ （選填“虛”或“實(shí)”）像。

（6）拓展：在探究平面鏡成像特點(diǎn)的過(guò)程中，選擇四個(gè)字母模型分別豎直放置在玻璃板前，用于探究像與物左右位置的關(guān)系，最好選用（）。

答案：（1）較暗 （2）刻度尺 （3）大小 （4）不變 （5）虛 （6）A

（作者單位：江蘇省啟東市陳兆民中學(xué)）