平面鏡成像探究

有這樣一個有趣的實驗：如圖１，將玻璃豎直立在木板中間，蠟燭與空燒杯按照圖中位置放置好（注意：燒杯最好比蠟燭高），將燒杯中加滿水，然后點燃蠟燭.從蠟燭的一側向玻璃方向觀察，我們會發現玻璃板后側的杯子中也有一根燃燒的蠟燭，雖然水“淹沒”了火焰，但火焰仍在水中搖曳不滅.

奇怪，火焰在水中怎么不熄滅呢？原來那并不是真正的火焰，而是火焰經平面鏡所成的像.

★提出問題★

（１）平面鏡成像時，像的大小、形狀及位置與物體的關系如何？

（２）平面鏡成的是實像還是虛像？

★猜想與假設★

（１）像和物的大小、形狀相同.

（２）像到平面鏡的距離與物到平面鏡的距離相等.

（３）平面鏡成的像是虛像.

★進行實驗★

如圖２，將平玻璃豎直放在木板上，將一支蠟燭放在Ａ側，從Ａ側向玻璃方向看去，可以看到Ｂ側有一個像.將另一支一模一樣的蠟燭在玻璃板的Ｂ側移動，如果在Ａ側可以看到蠟燭Ｂ完全與Ａ的像重合，那么像和物的大小就相同了.

確定了像的位置后，用刻度尺分別測量出蠟燭Ａ和蠟燭Ｂ到平玻璃的距離，加以比較.改變蠟燭到平玻璃的距離，重復測量３次，避免實驗結論的偶然性.將實驗數據記錄在下面的表格中.

如何確定蠟燭Ａ在Ｂ處成的像是實像還是虛像呢？

根據實像和虛像的定義，實像可以用光屏來承接，而虛像不可以用光屏承接.故可以將蠟燭Ｂ撤去，拿一張白紙放在蠟燭Ｂ處，點燃蠟燭Ａ，看白紙上是否有蠟燭Ａ的像.

★分析現象，得出結論★

通過實驗我們發現：蠟燭Ｂ和蠟燭Ａ的像完全吻合，說明像和物是等大的.故猜想（１）正確.

用刻度尺測量物和像到玻璃板的距離，發現兩者是相等的.故猜想（２）正確.

在白紙上看不到蠟燭Ａ的像，說明蠟燭通過平玻璃所成的像是虛像.故猜想（３）正確.

所以物體在平面鏡中所成的虛像和物體到平面鏡的距離相等，像和物體大小相同.

★思考★

在實驗中，為什么用平玻璃而不用平面鏡呢？

因為平玻璃是透明的，我們可以在平玻璃的Ａ側透過玻璃板看到蠟燭Ｂ和蠟燭Ａ的像重合，這樣我們就用蠟燭Ｂ確定了蠟燭Ａ的像的位置.這種研究物理問題的方法叫替換法.

責任編輯 程哲