圖1
平面鏡成像并不是概念,而是對光學現象的描述。當你照鏡子時可以在鏡子裡看到另外一個“你”,鏡子裡的“人”就是你的“像”。
平面鏡成像:物體經平面鏡,可成與物體大小相等的虛像。
二、平面鏡成像特點
圖2
1、平面鏡成正立等大虛像,不能用光屏承接。
2、像和物的連線垂直于平面鏡。
3、像到平面鏡的距離等于物到平面鏡的距離。
4、像和物關于平面鏡對稱。
5、像的大小相等,但是左右相反。
6、像的上下不變,左右互換。
三、平面鏡成虛像
圖3
平面鏡中的像是由光的反射光線的延長線的交點形成的,所以平面鏡中的像是虛像。人眼所看到的虛像過程,其光路圖如圖3所示。我們可以看到,蠟燭或一朵花等,都在平面鏡背側成像。可實際上這個像不存在,是虛構出來的(平面鏡的背後并沒有這樣的光源),這樣的像我們稱之為虛像。
四、平面鏡的應用古人用磨平的銅做鏡子,現在用玻璃做鏡子,這些鏡子都是平面鏡。醫生檢查牙齒用的小鏡子,就是平面鏡。軍事上的潛望鏡,是由兩塊平面鏡組成的。具體潛望鏡的光路圖如圖4所示。
圖4
五、活學活用1、在“探究平面鏡成像的特點”時,下列說法正确的是( )
A.物體在平面鏡中所成的像是虛像
B.當物體遠離平面鏡時,它在鏡中的像将變小
C.如果物體比平面鏡大,則物體在鏡中的像不是完整的像
D.用一塊不透明的木闆擋在平面鏡與像之間,像就會被遮擋住
【解析】根據平面鏡成像的特點物體在平面鏡中所成的像是虛像,故A正确;物體在平面鏡中所成的像與物體的大小一樣大,所以把點燃的蠟燭遠離玻璃闆時,它在鏡中的像将不變,故B錯誤;如果物體比平面鏡大,此時物體在平面鏡中所成的像仍然是完整的,故C錯誤;平面鏡成的是虛像,像是反射光線的反向延長線會聚形成的,不是實際光線照到像點,所以鏡子背面放什麼物體都不會影響成像;所以如果用一塊不透明的擋光闆擋在像的前面,是不會影響成像的,故D錯誤。
【答案】A
2、某同學站在平面鏡前1m處,當他向鏡子靠近0.5m時,他和像之間的距離改變了______m,像的大小______(選填“變大”“變小”或“不變”),平面鏡所成的像是______(選填“實像”或“虛像”)。
【解析】根據物像到平面鏡的距離相等可知,則她的像靠近平面鏡0.5m,此過程中物距變為1m-0.5m=0.5m,則像距也改變為0.5m,則像和她的距離改變:0.5m 0.5m=1m;若他向平面鏡靠近了0.5m,根據物像大小相等可知,像大小不變。某同學站在平面鏡前1m處照鏡子,根據物體在平面鏡中成虛像,可知他看到在平面鏡中的像是虛像。
【答案】1;不變;虛像。
3、如圖5所示小轎車前擋風玻璃是傾斜的,目的是為了使車内物體所成的像位于小車的________(選填“正前方”或“斜上方”),避免幹擾駕駛員。夜間行車時,為了安全起見應________(選填“關閉”或“打開”)車内燈光。大卡車的駕駛員位置較高,司機視線是向斜下方觀察,所以前擋風玻璃________(選填“可以”或“不可以”)是豎直的。
圖5
【解析】小汽車前面的擋風玻璃相當于平面鏡,平面鏡成像的特點是像與物關于鏡面對稱,如果豎直安裝,成的虛像會在正前方,幹擾司機觀察路況,傾斜安裝可以使像成在斜上方,不幹擾司機觀察路況;如果汽車夜間行駛時車内開燈,則前面的擋風玻璃會反射燈光,玻璃前方有燈和車内物體的像,會影響駕駛員的視線,容易發生交通事故,因此夜間行車時,為了安全起見應關閉車内燈光;大卡車前方玻璃不太傾斜,車内物體的像在司機的正前方,但是大卡車車比較高,司機座椅離地面高,司機看前方道路時要俯視,物體的像不會影響司機的視線,所以大卡車的前擋風玻璃可以是豎直的。
圖6
【答案】斜上方;關閉;可以。
4、從A點出發的一條光線,經平面鏡反射後,其反射光線恰好經過B點,請作出這條入射光線并完成光路圖。
圖7
【解析】解:過鏡面作出點A的對稱點A′,即為點光源A在平面鏡中的像,連接A′B與鏡面交于O點,即為入射點(反射點),連接AO就得到入射光線,OB為反射光線,如下圖8所示:
圖8
5、如圖9所示,A、B是鏡前一點光源S發出的光線經平面鏡MN反射後的兩條反射光線,請在圖中畫出點光源S的位置。
圖9
【解析】解:先将兩條反射光線反向延長交于一點S′,在通過平面鏡作出S′的對稱點S,即為發光點的位置,并聯接S與兩個反射點畫出入射光線,如圖10所示:
圖10
6、如圖11所示,物體AO放置在水平面上,A'O是AO在平面鏡中的像,且A'O垂直于AO。請在圖中畫出平面鏡的位置,并标出鏡面與水平面夾角的大小。
圖11
【解析】解:平面鏡所成的像和物體是以鏡面為對稱軸的軸對稱圖形,連接AA′,做這兩條線段的垂直平分線即可,如圖12所示:
圖12
7、小彤同學在“探究平面鏡成像的特點”的實驗情景如圖12所示:
圖12
(1)用玻璃闆代替平面鏡做實驗時,會看到兩個不重合的像,分别是玻璃闆前後兩個面反射形成的,為消除此現象可選用______(選填“厚”或“薄”)一些的玻璃闆代替平面鏡。玻璃闆不僅可以成像,還便于确定像的______。為了便于比較像與物的大小關系,蠟燭A、B應選擇外形______(選填“相同”或“不相同”)的。為了便于觀察,實驗應該在______(選填“較亮”或“較暗”)環境中進行。
(2)将點燃的蠟燭A豎立在玻璃闆的前面,将______(選填“點燃”或“未點燃”)的蠟燭B豎立在玻璃闆後面并移動,直到看上去蠟燭B跟蠟燭A的像完全重合。
(3)标記蠟燭A、B的位置,測得蠟燭B到玻璃闆的距離______(選填“大于”“小于”或“等于”)蠟燭A到玻璃闆的距離。
(4)當蠟燭A遠離玻璃闆時,像的大小______(選填“變大”“變小”或“不變”)。
(5)将光屏豎立在像的位置(與玻璃闆平行),光屏上無法呈現蠟燭A的像,說明平面鏡所成的像是______(選填“虛”或“實”)像。
(6)實驗中,發現在桌面上無論怎樣移動蠟燭B,都與蠟燭A的像無法完全重合,你認為原因可能是__________________________。
【解析】(1)因為厚玻璃闆的兩個面都可以當作反射面,會出現兩個像,影響到實驗效果,所以應選用薄玻璃闆;将玻璃闆垂直放置在水平桌面上,這樣能透過玻璃闆觀察到像,便于确定像的位置;為了比較像與物的大小關系,實驗中應選擇兩支完全相同的蠟燭;平面鏡成像時,環境越黑暗,物體和環境的對比度越大,物體越亮,物體在平面鏡中成像越清晰。(2)如果點燃玻璃闆後方的蠟燭B,平面鏡則因為光太亮而幾乎無法分清鏡中的燭焰是像的燭焰還是對面B的燭焰,難以确定像的位置,從而對實驗造成影響,所以實驗過程中蠟燭B不需要點燃。(3)标記蠟燭A、B的位置,通過測量可知,B到鏡面的距離等于蠟燭A到鏡面的距離。(4)物與像到平面鏡的距離相等,因此若将蠟燭A遠離玻璃闆時,則像将遠離玻璃闆移動;平面鏡中的像的大小跟物體大小有關,跟物體到平面鏡的距離無關,所以物體遠離平面鏡,像也遠離平面鏡,像的大小不變。(5)将光屏豎立在像的位置(與玻璃闆平行),光屏上無法呈現蠟燭的像,由于虛像不能承在光屏上,所以平面鏡成的是虛像。(6)由于平面鏡成像時像和物體各對應點的連線與平面鏡垂直,所以,當玻璃闆與桌面不垂直時,蠟燭透過玻璃闆在另一側成的蠟燭A的像會偏向上方或下方,移動B蠟燭時,始終無法與蠟燭A的像重合。
【答案】(1)薄;位置;相同;較暗;(2)未點燃;(3)等于;(4)不變;(5)虛;(6)玻璃闆未與桌面垂直。
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