平面鏡成實像的一個日常實例

摘要：本文論述太陽經過平面鏡反射以后所形成的圓形光斑-太陽的像，是由平面鏡所形成的太陽的實像。

關鍵詞：圓形光斑；實像；平面鏡

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148(2008)1(S)-0062-1

平面鏡能成實像嗎？是的，日常生活中就有這樣的例子。陽光照射在平面鏡上，發生鏡面反射，在較暗的墻壁上、天花板上會形成明亮的光斑，習以為常，不足為奇，但是您注意過光斑的形狀嗎？當平面鏡距離墻壁較近，且平面鏡的面積較大時，反射光斑的形狀與平面鏡的形狀一致。您是否發現還有一種情況，強烈的陽光下，平面鏡在與它距離較遠的墻壁形成一個反射光斑，不管反射鏡面的形狀如何，只要平面鏡的幾何大小比它到墻壁的距離小得多，那么反射光斑的形狀總是圓形的，這就是太陽通過平面鏡反射形成的實像。

在光線較暗的室內，用平面鏡平放在水平地面上，反射從狹小窗戶中射入的強烈陽光，在平整的天花板上觀察光斑現象，能更容易觀察研究這種現象。

現象1 用一塊面積較大的平面鏡來反射太陽光，反射光斑清晰的幾何形狀與鏡面形狀完全一致。用黑紙把平面鏡遮住一部分，使反射面成各種規則的幾何形狀，如三角形、梯形、五角星形等，只要反射面積足夠大，所成的光斑都與反射面的形狀一致。

現象2 用黑紙逐漸擋住反射面，反射光斑逐漸減小，同時觀察反射光斑的形狀，起先反射光斑的形狀與反射面的形狀一致，形狀邊界明顯，隨著反射面減小，反射光斑形狀的邊界先變得模糊，又慢慢模糊成圓形光斑，再后來圓形光斑的邊界逐漸清晰。此時再減小反射面，圓形的反射光斑不再減小，但亮度慢慢變暗。

現象3 用整張黑紙蒙住平面鏡，在白紙上開不同形狀的足夠小的孔，無論小孔的形狀如何，反射光斑總是圓形的。

這些實驗現象說明：當反射面積很小（如一個小孔的大小），或者反射面大小相對于鏡面到反射光斑的距離而言足夠小時，反射光斑總成圓形而與反射鏡面的形狀無關，這些圓形的反射光斑就是太陽的像。

成像原理如圖1所示：遙遠的太陽光通過黑紙上的小孔，若沒有平面鏡的阻擋， 由于光的直線傳播黑紙就會產生小孔成像，A處的太陽應在C位置上有個倒立的實像。當太陽的光通過小孔時，被平面鏡阻擋，產生鏡面反射，反射光在B處形成一個倒立的像，太陽的像，所以這種情況下的反射光斑是圓形的。太陽發出的光強度很大，離開我們足夠遠，日常生活中，只要平面鏡離開接受光斑的光屏足夠遠，反射面的大小相對與這些距離足夠而言，就相當于一個“小孔”，不管它的形狀如何，太陽光照射在“小孔”上，再通過平面鏡反射就形成了的太陽的像，這就是生活中常見的圓形反射光斑。當然平面鏡反射面積較大，不再是“小孔”時，就不會存在這樣的情況，反射的光斑，是能被反射光照亮的面積，所以反射光斑的形狀與平面鏡的形狀相同。

中學物理中通常把光線直接聚成的像，或者說能用光屏接受到的像，稱為實像。太陽經過平面鏡反射以后所形成的圓形光斑-太陽的像，是由反射光直接形成的，也能用光屏接受得到，當然是實像，平面鏡所成的實像。

物理教學中，有人認為平面鏡所成的像總是虛像，這是一種片面的觀點。事實上，平面鏡不但可以成虛像，在一定的條件下，也可以成實像。

參考文獻：

［1］陳寶蓮.《探討平面鏡成像的兩個問題》［J］.《物理教師》.2002年第23卷第7期

(欄目編輯 王柏廬)