【第4.03讲】镜花水月

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。你可能听过：

以铜为鉴，可正衣冠；
以古为鉴，可知兴替；
以人为鉴，可明得失。

这句名言出自唐太宗李世民和魏征的故事，其中的“鉴”就是镜子。早在战国时期，青铜材质的镜子就已经开始流行了。古人用铜镜来“正衣冠”。随着玻璃制造技术的发展，用玻璃做的镜子效果更好，种类也更多，总体可分为两类：面镜和透镜。面镜包括：平面镜、凸面镜和凹面镜。透镜包括：凸透镜、凹透镜和棱镜等。今天，我们重点谈论平面镜。

平面的玻璃、平静的水面、抛光的金属面等等都是平面镜。我们常用的平面镜是在平行玻璃板上镀一层金属银或者铝而制成的。人们使用的穿衣镜都是平面镜，就是利用其成像的作用，“以正衣冠”。那其他的镜子就不能成像啦？不是的。其它的镜子也能成像，但不是我们穿衣、化妆所需要的像，而是扭曲的、被放大或缩小的像。只有平面镜成的像，是满足我们穿衣需要的，与实物一模一样的、等大的、正立的像。

我们根据平常照镜子的经验，就可以总结出平面镜成像的特点：

1.像与物大小一样。

2.像是正立的，上下不倒，左右倒。你照镜子时举起左手，镜子里的人会举起右手。

3.像与物距离平面镜的距离相等。

4.像与物对应点的连线与平面镜垂直。

5.平面镜成的是一个虚像。关于虚像，我们一会儿再解释。

刚才讲的这么多特点，用几何中的一个词就可以概括，那就是“对称”，物和像关于平面镜对称。

“水中月、镜中花” 知道什么意思吧？比喻虚幻的景象，看得见，摸不着。我们把这种像，称为虚像。所谓虚像，可以看作是人眼所产生的一种错觉，平面镜成像如此，以后学到折射还有海市蜃楼等等现象，亦如此。

平面镜成像，是光线从物体射向平面镜，再反射进入眼睛，而人眼都习惯了看直线射来的光线，就“误以为”反射来的光线也是从某个物体沿直线射来的，于是就仿佛看到了镜子里的另一个物体。如果我们按照反射定律，画出光路图，就会发现，反射光的反向延长线正好相交于镜子后面的虚像处。所以人眼逆着光线看过去，就好像光线是从虚像那里发出来的一样。

语文课都学过《猴子捞月》的课文，水中的月亮之所以捞不到，就是因为它只是一个虚像而已。

图1：平面镜成像的原理

我们还学过小孔成像，那是实像。小孔成像的光屏上是实际光线交汇形成的交点。

下面我帮你总结一下实像与虚像：

1.实像是实际光线相交而成，能用光屏承接，是倒立的。

2.虚像是实际光线的反向延长线相交而成，不能用光屏承接，是正立的。

3.实像和虚像都能被眼睛看见。

爱思考的张亮同学，向我提了一个很有趣的问题：湖水中的“倒影”为什么是倒立的？

首先要明白，“倒影”不是“影”，它跟灯光下的影子不是一回事，而是水面对光的反射形成的虚像。那为什么会是倒立的呢？平面镜成像不应该是正立的吗？

其实我们课本里所说的“正立”、“倒立”都是相对的，它们是相对物而言的。这里如果用“正置”和“倒置”这两个词来代替“正立”和“倒立”，就可以避免语义的混淆，更容易说明白些。例如，当你双手着地倒立在穿衣镜前的时候，镜中的像也是倒立的，却没有倒置，因为像与物都是同样的方向。

另外，如果镜子不是竖直放置的，“正立”和“倒立”这两个词也会引起误解。回到张亮的问题，水面不像穿衣镜是竖直的，而是水平的，根据平面镜的对称原理，水中的山，头朝下、脚朝上才是符合对称的。水中的像，虽然看起来是倒立的，却并没有被倒置，还是符合平面镜成像原理的。

同样的道理，再发散一下思维：假如给你一面镜子，要求照出自己倒立的像，你能想到几种方法？我想出了3种，看你能想到几种。

平面镜主要有两个作用：

除了成像，还可以改变光路。潜水艇的潜望镜就是典型的利用平面镜改变光路的例子。

关于探究平面镜成像特点的实验，我也点拨你5点注意事项，以备考试之需。

1.用于成像的蜡烛必须点燃，这是为了加强物体的亮度，从而也加强了像的亮度，便于观察。

2.实验时，玻璃板必须与桌面垂直，否则玻璃板后的蜡烛无法与像重合。

3.两支蜡烛要尽量做到一模一样，才便于比较物和像的大小。

4.玻璃板不能太厚，因为玻璃板的两个面都会反射光，实际上会形成两个虚像，如果玻璃板足够薄，这两个虚像几乎重合，可以忽略这个影响。但是，如果玻璃板太厚，影响就大了。

5.实验时将室内的光线尽量调暗一些，更便于观察。

图2：平面镜成像的实验

最后我们来聊聊凸面镜和凹面镜吧。

镜面并不一定都是平面，如果镜面向外凸起就是凸面镜，如果镜面向内凹陷就成了凹面镜。凸面镜会发散光线，可扩大视野，常用于汽车后视镜、道路转角处的广角镜。凹面镜对光线有汇聚作用，生活中最常见的凹面镜，是手电筒或者车灯的灯罩，它能将发散的光线汇聚到一个方向。还有一种应用，用凹面镜汇聚太阳光，做成可以煮饭的太阳灶。

【思考题】

如果我说平面镜也能成实像，你相信吗？

咱们下一讲再见！

【备课手稿】