虛像總是正立的嗎

高雄武 李美嬌

摘? ?要：“平面鏡成虛像，而虛像一定是正立的”這種普遍存在于廣大物理教師和教學資料、教學視頻中的觀點是經不起推敲的。平面鏡成像特征就是像與物體關于鏡面立體對稱，并無正立一說；要確定像的正、倒，必須先確定物體的方向，再根據像的方向與物體的方向是否保持一致來確定像是否正立。

關鍵詞：平面鏡成像；正立；立體對稱

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）4-0055-2

2022年某市九年級聯考試卷中有這樣一道題：

陽春三月，某人才公園綠樹紅花，藍天白云，美得像一幅現代畫，傍晚的人才公園尤其美麗，如圖1是小明拍下的人才公園，下列說法正確的是（? ? ）

A．風鈴木在地上的影子是由于光的反射形成的

B．“春筍”大樓在夕陽下鍍了一層金光，此時大樓是光源

C．水中看到“春筍”的倒影是由于光的反射形成的倒立的虛像

D．有時雨后可以看到彩虹是因為光發生了折射

對于上面的題，大部分老師都認為C選項是錯誤的，理由是：平面鏡成的是虛像，虛像總是正立的。盡管有少數老師提出質疑，但質疑聲很快就被多數認為虛像總是正立的聲音蓋下去了。

1? ? 問題的提出

“虛像總是正立的”這個結論來自哪里？是什么魔力使常人眼中的事實（照片中的大樓的像明明是倒立的）被大量老師無視呢？

再到網上查詢，驚奇地發現，在各種教學視頻、知名公司制作的動畫教程、各種網頁甚至一些論文中，頻頻出現平面鏡成正立的像的結論。原來，大家都把“平面鏡所成的像是正立的”作為結論在記，甚至還編成了順口溜讓學生背。

那么，平面鏡所成的像是不是真的正立的呢？水中的倒影如何解釋？

2? ? 問題的討論

2.1? ? 對正立觀點的分析

從文獻中搜索整理發現，認為平面鏡成正立的像，對水中倒影進行解釋的，主要有兩種觀點。

一種觀點認為，看到的水中物體的像和物體方向相反，看起來是倒立的，原因是觀察者選取的參照系不對。“正確”的做法應該是選取平面鏡作為參照系，以平面鏡為“基準”或“參照系”去觀察像和物［1］。他們的意思應該是指：人站（按他們的說法其實應該是躺）在水面的位置去觀察，看房子，地基在腳下，房頂指向天空遠離自己；再轉過身來看水中的像，同樣是地基在腳下房頂指向天空，所以是“正立”的。那么，為了得到正立的結論，強迫觀察者一定要到指定的位置按指定的方法去觀察，其他角度觀察的結果就不對嗎？再仔細想想，就算按他們的要求去觀察，看到這個結果，算是正立嗎？這其實就是對稱，并非正立。

另一種觀點認為，是我們觀察的角度不對。那怎樣才是正確的角度呢？有的說，不能站著看，要彎腰低頭去看，這時“從上方觀察， 發現相對于鏡面，像與物依然是相對正立的。”［2］還有的甚至認為：“應該先把水平面等效成一塊平面鏡，將它豎立起來， 再來觀察鏡前物體和鏡中物體的虛像相對于原來水平面的位置關系。”［3］這樣，我們就能看到正立的像了。顯然，他們所指的正立，不是建筑物屋頂真的正立了，而是把建筑物“放倒”后，底座“正立”了。也就是說，他們要讓學生無視像與建筑物屋頂方向相反的事實，轉而去觀察建筑底座的方向，是不是合理呢？

以上兩種支持正立的觀點，其“正立”的表現形式和內涵卻完全不同。

2.2? ? 正立的觀點無依據

其實，教材并沒有對平面鏡所成的像給出是否正立的結論，更沒有虛像一定是正立的描述。2012年版人教版物理八年級上冊課本上的表述清楚明了，平面鏡所成的像與物體之間有三個關系：大小相等、到平面鏡的距離相等、連線與鏡面垂直，根本沒有“正立”的描述。課本還提到，根據數學知識可得到“平面鏡所成的像與物體關于鏡面對稱”的結論。

課本對平面鏡成像特點的歸納是非常科學、完整的。進一步分析可以發現，由于像和物體都是立體的，所以這個對稱是有深度的。平面鏡所成的像與物體關于平面鏡立體對稱，這就是問題的實質。平面鏡所成的像的所有形態特征，都能從這個立體對稱中找到答案，所以不應該在成像規律后面再加上一條“正立”的規律，弄巧成拙。

2.3? ? 平面鏡能成正立的像

可像到底是正立還是倒立，是很多人的疑慮，也經常出現在各種考題中。那么，在像和物體關于平面鏡立體對稱的基礎上，能不能說平面鏡所成的像正立或者倒立呢？

要判斷像是否正立，首先就要給正立下個定義。漢語詞典里對正立一詞的解釋是：“端正地站立”，這個解釋顯然是對單個個體而言的。現在我們要評判像與物體的正立，涉及兩個物體，那就一定要對兩個物體進行比較。筆者認為，采用“像的方向與物體的方向是否保持一致”這一評判標準來判斷像的正立或倒立更為合理、科學。所以要判斷像的正立或倒立，一個最重要的前提就是人們要對物體的方向有一致的看法。一旦物體有了明確的方向，根據平面鏡成像的特點，或者通過作光路圖，就可以發現平面鏡成的像可正可倒，但要視具體條件而定［4］。

那么，物體有方向嗎？筆者認為，可以有。

下面歸納幾種可以判斷正立、倒立的情況。

2.3.1? ? 人們公認以豎直方向作為物體方向的情況

由“端正地站立”這個個體正立的概念引申而來，絕大多數情況下，人們會給客觀物體賦予一個豎直向上的方向。此方向一確定，就很容易得出結論：豎直放置的平面鏡成正立的像，水平放置的平面鏡成倒立的像（本文開頭題目就屬于這種情況），傾斜放置的平面鏡成傾斜的像。

2.3.2? ? 物體的方向性很明確，通常被視為一條線的情況

如一支筆、一把寶劍、一座寶塔等，這些物體在人們心目中通常是有方向的，這時，如果平面鏡與物體方向平行放置就成正立的像，垂直放置就成倒立的像。

2.3.3? ? 真正意義上的正立

真正正立的像，應該是不管在物體上選什么方向，這個方向的像都能與其保持一致。要達成這個效果，就必須滿足兩個條件：一是物體是平面的，不是立體的；二是物體與鏡面平行放置。比如，把一張沒有厚度的平整圖片與鏡面平行放置，這時不管在圖片上取什么方向，像的相應方向都會與它保持一致，這就是正立的像。

3? ? 結? ?論

總之，平面鏡所成的像與物體關于鏡面立體對稱。平面鏡所成的像可以是正立的，也可以是倒立的，還可以是傾斜的。所以，虛像不都是正立的。

學習物理應該是要讓人明理，把紛繁復雜的客觀世界用簡單明了的規律統領起來。物理課絕不能以為難學生、把簡單問題復雜化為目標。否則，學生會逐漸失去學習物理的信心和興趣。

參考文獻：

［1］席桑田.虛像是正立的還是倒立的［J］.物理教師，2004，25（1）：45.

［2］陳翠玉.“平面鏡成像”一課的教學難點及突破方法［J］.中學物理，2017，35（4）：17-18.

［3］盧振林.“水中的倒影”真的是倒立的像嗎？［J］.物理教學探討，2008，26（9）：41，43.

［4］徐仁三.淺談像的正倒［J］.物理教師，1997，18（9）：31.

（欄目編輯? ? 蔣小平）