第 4 章 第 2 节 平面镜成像
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平面镜成像
如图 4–2–1 所示，国家大剧院的中心建筑是人工湖环绕的半椭球体。建筑实体在水中形成倒影。为什么水中倒影与水面上的实体完全对称，宛如悬浮于空中的飞艇？
什么是平面镜？
生活中有各种各样的镜面。如图 4–2–2 所
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示的哈哈镜、不锈钢勺表面、透明玻璃板、抛光大理石地面等都可视为镜面。
有些镜面的反射面是曲面，如金属勺和哈哈镜；有些镜面的反射面是平面，如玻璃板、大理石地面、平静的水面和穿衣镜的表面。反射面是平面的镜面称为平面镜（plane mirror）。图 4–2–2 中玻璃板内的“猫”、大理石地面下的“玻璃球”都是物体通过平面镜所成的像。
平面镜成像有什么特点？
照镜子时，我们常会远离镜子看看整体形象，靠近镜子看看细节。此时镜中像的位置、像的大小似乎也在随着人的移动发生变化。
如图 4–2–3 所示，将一盏点亮的蜡烛灯置于竖直放置的镜子前，能看到蜡烛灯的像。若将手伸到镜后摸一下，不仅摸不到像，也无法在镜中看到手。
乘坐地铁时，看到玻璃窗外广告牌的同时也能看到自己的像。我们可以用玻璃板作为平面镜来研究平面镜成像的特点。
如图 4–2–4 所示，将玻璃板竖直立于水平桌面上，在玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯，看到蜡烛灯的像在玻璃板的后面。将光屏放置在玻璃板后，直接观察光屏，无论怎么移动光屏，都不能在光屏上看到蜡烛灯的像。
平面镜所成的这种能被人眼观察到，但不能呈现在光屏上的像是虚像。
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探究平面镜成像的特点
提出问题
在直立的玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯 A，像在玻璃板后。当蜡烛灯A靠近或远离玻璃板时，玻璃板中的像如何变化？描述你观察到的现象，猜想像和物的位置和大小之间存在什么关系？
搜集证据
器材
薄玻璃板、白纸、激光笔、蜡烛灯（如图 4–2–5 所示，其中 A、B 蜡烛灯完全相同）、刻度尺。本实验不需要的器材是____________________________。
方案
①如图 4–2–6 所示，在水平桌面上铺一张白纸，将薄玻璃板竖直置于白纸上，记下玻璃板的位置 OOʹ。
②在玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯 A，透过玻璃板观察蜡烛灯 A 的像。
③在玻璃板后分别放置未点亮的另外三盏蜡烛灯 B、C、D，移动玻璃板后的蜡烛灯寻找蜡烛灯 A 所成像的位置。从玻璃板前面不同位置看去，当玻璃板后的蜡烛灯与 A 的像重合，好像也被点亮时，玻璃板后蜡烛灯的高度即像的高度，玻璃板后蜡烛灯的位置即像的位置。
④在白纸上用圆点记录蜡烛灯 A 像的位置。
⑤比较像与蜡烛灯 A 的高度。
⑥改变蜡烛灯 A 的位置，重复实验。
记录
用直线把每次实验中蜡烛灯 A 和像在纸上的标记连起来，观察这些连线
与OOʹ 之间的关系，分别用刻度尺量出蜡烛灯 A 和像到 OOʹ 的距离。
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将蜡烛灯 A 到平面镜的距离、像到平面镜的距离填入表 4–2–1 中。
| 实验次数 | 蜡烛灯 A 到平面镜的距离 /cm | 像到平面镜的距离 /cm |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 |
作出解释
分析
比较像与物的大小、像与物到平面镜的距离，像与物连线与镜面的关系，像的大小与位置的关系。
结论
由上述实验可得：像与蜡烛灯 A 的大小__________；像到平面镜的距离_________蜡烛灯 A 到平面镜的距离；像和蜡烛灯 A 的连线_________于镜面；像与蜡烛灯 A 关于镜面对称。
交流反思
判断同样大小的物体在镜子里成的像是否“近大远小”，简述理由。
大量实验表明：
平面镜所成的像是虚像；像和物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等。
为什么平面镜所成的像是虚像？
在实验中，我们发现平面镜后的蜡烛灯虽然没有点亮，但是在平面镜中却能看到一盏点亮的蜡烛灯，这是因为它与镜前已点亮的蜡烛灯的像
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重合了。如图 4–2–7 所示，平面镜前蜡烛灯上的点 S 向四处发光，其中部分光经平面镜反射后进入我们的眼睛，引起视觉感受，我们的眼睛主观上会感觉这些反射光线好像是从反射光线的反向延长线的交点 Sʹ 发出的，似乎点 Sʹ 也在镜后向四处发光。点 Sʹ 是点 S 在平面镜中所成的像。由于光并非真的从点 Sʹ 处发出，所以平面镜所成的像是虚像。临水而建的国家大剧院在水中的倒影为虚像，虚像与水面上实体关于水面对称，宛如一个完整的椭球体。
平面镜在生活中的应用非常广泛。如图 4–2–8 所示，电梯间用平面镜装饰，使乘客感觉空间更宽敞；舞蹈演员通过平面镜观察和修正自己的动作；牙科医生利用小镜子来看清口腔内的情况等。
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除了平面镜，生活中常见的镜面还有凸面镜和凹面镜。金属勺子的上表面相当于凹面镜，下表面则相当于凸面镜。
凹面镜对光有会聚作用，图 4–2–9 中的太阳灶和医生用的额带反光镜都是由凹面镜制成。额带反光镜能将反射光聚在一起，便于医生更清晰地观察患处。
凸面镜对光有发散作用。图 4–2–10 所示的广角镜和汽车后视镜等都是由凸面镜制成，能显示更大的视野。
图 4–1–1 中的塔式光热电站，需让尽可能多的阳光反射后会聚于同一位置，所用的镜面并不是平面镜，有像碗碟的碟形镜面，也有向内弯曲的抛物镜面。
1．某同学站在平面镜前整理校服，他与镜面的距离为 1 m，当他走近平面镜时，镜中像的长度______（选填“变小”“不变”或“变大”）；此时他与镜面的距离变为 0.4 m，则他与镜中像的距离应为______m。
2．如图 4–2–11 所示，将平面镜竖直放置在方格纸上。在方格纸上标出物体 A 对应的像 Aʹ 的位置，并标出像 Bʹ 对应的物体 B 的位置。
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3．将钟竖直悬挂在平面镜前，图 4–2–12 为钟在平面镜中的像，此时钟面显示的时间是________。
4．图 4–2–13 为眼镜店的平面图，墙上贴有视力表。按规定，视力检测的标准距离为 5 m，超过了这家眼镜店室内的左右距离。请你帮助店主解决这个问题，并在图中相应位置标注检测者站立的位置及方向。
主题学习：生活中的光现象 1
如图 4–2–14 所示，小石堤将河水一分为二，右侧的水面呈现出房屋的倒影，左侧的水面则是波光粼粼。
（1）右侧的水面为什么能形成倒影？
（2）为什么小石堤两侧水面的光现象不同？
发布时间：2026/2/3 下午7:56:28 阅读次数：19
