釋影像成因 辨虛實迷思

在生活中，我們常把影和像連起來使用．從物理學角度來看．雖然影和像的形成都與光有關(guān)，但它們卻是截然不同的兩種光學現(xiàn)象．今天，就讓我們一起揭開影與像的神秘面紗，來真正地認識它們吧！

暗黑之影 明亮之像

影，即影子，是沿直線傳播的光遇到不透明的物體，在物體的背光面形成的一個光照不到的黑暗區(qū)域，也就是說，影是由光的直線傳播形成的，影與物體形狀相似，但顏色為暗黑色．

像，是光沿直線傳播或經(jīng)過面鏡、透鏡、棱鏡等的反射、折射后，會聚或在其反向延長線方向相交而形成的和物體大小、形狀相似的圖景，像分為實像和虛像，像的形成原因有多種，如小孔成像是由光的直線傳播形成的實像，平面鏡成像是由光的反射形成的虛像，凸透鏡成像是由光的折射形成的，有實像也有虛像．

例1 （2024·甘肅）圖1所示是小強在紙杯上蒙上一層塑料膜做小孔成像實驗的情境。請在圖中作出燭焰（用箭頭AB表示）在塑料膜上成的像（用箭頭A＇B＇表示）及光路圖．

解析：A點發(fā)出的光經(jīng)過小孔沿直線傳播，與塑料膜相交于A，點．B點發(fā)出的光經(jīng)過小孔沿直線傳播，與塑料膜相交于B＇點，連接A＇、B＇兩點，即為燭焰在塑料膜上成的A＇B＇．

影像有別

答案：如圖2所示．

雖然影與像在外觀上都與物體相似，但是它們卻有著許多不同之處．

（1）從明亮程度上看，影相對黑暗些，像相對明亮些．

（2）從形成原理上看，影是由光的直線傳播形成的，而像的成因有多種，包括光的直線傳播、光的反射、光的折射等．

（3）從位置形狀上看，影總是形成于不透明物體背光的一側(cè)．輪廓與物體相似，大小由物體到光源的距離和物體到光屏的距離決定，像的位置和形狀較復雜，如小孔成像中的像與物體在小孔的兩側(cè)，像相對物體是上下、左右相反的，大小由物體和光屏到小孔的距離決定：平面鏡成的是正立、等大、左右相反的虛像．像與物體在平面鏡的兩側(cè)；透鏡成像情況則更多，有放大的，也有縮小的，有正立的，也有倒立的，有和物體在透鏡兩側(cè)的，也有和物體在透鏡同側(cè)的，像的大小和位置是由物距和透鏡的焦距之間的關(guān)系決定的．

例2 （2024·河北）趙州橋是世界上現(xiàn)存最早、保存最完整的古代單孔敞肩石拱橋．如圖3所示，在平靜的水面上，趙州橋與它的倒影相映成趣，下列選項中的像與趙州橋的倒影的形成原理相同的是（ ）．

A．小孔成像 B．放大鏡成像

C．照相機成像 D．平面鏡成像

解析：趙州橋的倒影是趙州橋反射的光線．經(jīng)過水面反射后形成的虛像，屬于平面鏡成像現(xiàn)象，其原理是光的反射，小孔成像是由光的直線傳播形成的；放大鏡和照相機的鏡頭是凸透鏡，放大鏡成像和照相機成像都屬于凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用，是由光的折射形成的．

答案：D

虛實皆像

像有實像和虛像，實像是由實際光線會聚而形成的，虛像是由實際光線的反向延長線相交而形成的，實像和虛像都可以被眼睛觀察到，但成虛像時，光線并沒有到達虛像所在的位置，因此，虛像用光屏承接不到，而實像用光屏可以承接到，比如平面鏡成的虛像，我們能用眼睛觀察在鏡中所成的像，但在平面鏡后放置光屏，在光屏上是看不到物體所成的像的，另外，實像總是倒立的，而虛像總是正立的．

例3 （2024·上海）光具座上有凸透鏡、光屏及光源各一個，當光屏到凸透鏡的距離為10 cm時，光源在光屏上成縮小的像．王老師把光屏沿著光具座移動5 cm后，再次移動光源的位置使其在光屏上成清晰的像，對于該像的情況，下列說法正確的是（ ）．

A. -定成放大的像

B．可能成縮小的像

C．成像可能比原來小

D．成像一定比原來小

解析：當光屏和凸透鏡的距離為10 cm時，光源在光屏上成縮小的像f＜10 cm＜2f，即5 cm＜f＜10 cm.另外，由光屏上成縮小的像可知，此時u＞v，即u-定大于10 cm.若將光屏靠近凸透鏡，則此時像距是5 cm，小于焦距，因為成實像時，像距一定大于焦距，所以此時光屏上一定承接不到像，由此可知，光屏不可能是靠近凸透鏡的，只能是遠離凸透鏡的，當光屏遠離凸透鏡5 cm，光屏上又出現(xiàn)清晰的像時，像距為15 cm.因為像距變大。所以像也會變大，C、D說法錯誤，若f=7.5 cm，此時v=2f，則成倒立、等大的實像；若7.5 cm＜f＜10 cm，此時f＜v＜2f，則成倒立、縮小的實像；若5 cm＜f＜7.5 cm，此時v＞2f，則成倒立、放大的實像，所以，此時像可能是放大的，可能是縮小的，也可能是等大的，A說法錯誤，B說法正確．

答案：B

通過上面的辨析，我們不難看出影和像、實像和虛像的成因與區(qū)別．

本刊2024年10月“物理潛能知識競賽”參考答案

1.A 2．D 3．C 4．D

5．C（提示：往池內(nèi)注水，水面升至。位置時，光線發(fā)生折射。根據(jù)光的折射規(guī)律可知，P點在S點的下方，如圖1甲所示，水面上升至b位置時，光線先在水池壁反射，再折射出水面，根據(jù)光的反射定律和折射規(guī)律可知，Q點在S點的上方，如圖1乙所示）

（本參考答案由命題者提供）