淺談“影”和“像”

全玉華

摘 ?要：在物理學(xué)中，影和像是兩個(gè)不同的概念，那么影和像到底有什么區(qū)別呢？該怎樣區(qū)分影和像呢？實(shí)像虛像又有什么區(qū)別呢？

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;課堂教學(xué);“影”;“像”

首先，影是由于光沿直線傳播，當(dāng)光照射到不透明的物體上，物體擋住了光的傳播路徑，就會(huì)在物體背光的一面形成光照射不到的黑暗區(qū)域即影子。影子是沒有色彩的，只是輪廓與物體的形狀相似。而像是來(lái)自物體上每一點(diǎn)的光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后仍能直接相交或反向延長(zhǎng)相交于一點(diǎn)，也就是物體上的每一個(gè)點(diǎn)都在像上能找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，所以像是明亮的，有色彩的，由于光的直線傳播，光的反射，光的折射等都可能形成像，像有實(shí)像與虛像之分。

其次，實(shí)像和虛像的區(qū)別要滲透在循序漸進(jìn)的教學(xué)過(guò)程之中。例如，在平面鏡成像的教學(xué)中，平面鏡只是改變了光的方向，并不能使光線會(huì)聚或發(fā)散，物體發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后仿佛是在與物關(guān)于平面鏡對(duì)稱的位置上真的有一個(gè)相同的物體發(fā)出的。所以平面鏡成的虛像是等大等距的，眼睛能看到是因?yàn)橛蟹瓷涔馍淙胙劬Γ绻麤]有反射光射入眼睛，只是眼睛看不到虛像，但只要來(lái)自物體的光被平面鏡反射，就能形成等大、等距、正立的虛像，雖然虛像用光屏承接不到但虛像是客觀存在的，照相機(jī)可以拍攝到平面鏡中的像就有力的證明。水中的倒影叫，影實(shí)際卻是物體在水面反射形成的虛像，叫倒影其實(shí)也是與物體關(guān)于水平面對(duì)稱的，與正立、等大、等距的虛像并不矛盾。凸面鏡對(duì)光有發(fā)散作用，所以從物點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)凸面鏡后會(huì)更發(fā)散，所以反向延長(zhǎng)后更早就相交于一點(diǎn)，因此凸面鏡成的虛像是縮小的，但能擴(kuò)大視野范圍。又例如，凸透鏡成像，如果把一個(gè)點(diǎn)光源放在凸透鏡的焦點(diǎn)上，經(jīng)凸透鏡發(fā)出的光是平行光，既不會(huì)直接相交，反向延長(zhǎng)也不會(huì)相交。所以焦點(diǎn)處的物體經(jīng)凸透鏡后不會(huì)成像。把點(diǎn)光源放在焦點(diǎn)以外，點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡一定能聚于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是物點(diǎn)經(jīng)凸透鏡后成的像點(diǎn)，由于像點(diǎn)是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，因此是實(shí)像，如果經(jīng)凸透鏡射出的光線又正好射入眼睛，眼睛就可以直接看到實(shí)像。在像的位置上放上光屏就可以承接到像，由于光在光屏上發(fā)生漫反射，從各個(gè)方向就都能看到物體的倒立的實(shí)像了。如果把點(diǎn)光源放在焦點(diǎn)以內(nèi)，點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡后雖然會(huì)聚了些，但還是發(fā)散的并不能直接會(huì)聚到一點(diǎn)，因此用光屏是無(wú)法承接到像的。但這些發(fā)散的光線反向延長(zhǎng)線是會(huì)交于一點(diǎn)的，所以這些光線又好像是從反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處發(fā)出的，當(dāng)眼睛透過(guò)凸透鏡看物體，射入眼睛的光線好像是與物體同側(cè)的一個(gè)更大的物體發(fā)出的，其實(shí)看到的是物體正立的放大的虛像。所以放在焦點(diǎn)以內(nèi)的物體，通過(guò)凸透鏡只能成正立放大的虛像。所以凸透鏡的焦點(diǎn)是凸透鏡成實(shí)像和虛像的一個(gè)分界點(diǎn)。凸透鏡成的虛像一定是放大的，那么凸透鏡成的實(shí)像是什么樣的呢？把點(diǎn)光源放在離凸透鏡光心兩倍焦距的位置上，物體會(huì)經(jīng)凸透鏡成等大倒立的實(shí)像。而兩倍焦距外會(huì)成倒立縮小的實(shí)像，兩倍焦距內(nèi)會(huì)成放大的實(shí)像，而且都是倒立的，可見距光心兩倍焦距的點(diǎn)是凸透鏡成放大還是縮小的像的分界點(diǎn)。

總結(jié)一下實(shí)像和虛像的區(qū)別：實(shí)像一定是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，由于物體上每一點(diǎn)發(fā)出的光本來(lái)就是發(fā)散的，所以對(duì)光起發(fā)散作用的光學(xué)元件如凸面鏡、凹透鏡是不可能成實(shí)像的;虛像是實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線相交而成的，來(lái)自物體的光經(jīng)發(fā)散的光學(xué)元件會(huì)更發(fā)散而反向延長(zhǎng)相交形成虛像，如凸面鏡、凹透鏡;經(jīng)會(huì)聚的光學(xué)元件也可能只是比原來(lái)會(huì)聚了些但依然是發(fā)散的，所以反向延長(zhǎng)也會(huì)相交成虛像，如凸透鏡;經(jīng)平面鏡只是改變了光路，但反射后的光線依然是發(fā)散的，所以也能成虛像。凹面鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，可以推測(cè)出凹面鏡既能成實(shí)像也能成虛像。像的位置可能位于光學(xué)元件的兩側(cè)也可能位于同側(cè)，還可能在其他位置，例如，平面鏡成的虛像與物位于平面鏡兩側(cè)，而凸透鏡成的虛像在同側(cè)而實(shí)像位于兩側(cè)，海市蜃樓是折射形成的虛像，有可能在高處也有可能在地面以下，所以像的位置要取決于是反射、折射還是直射形成的，是實(shí)像還是虛像。

第三，由于像是由光線直接相交或反向延長(zhǎng)相交形成的，所以一旦成像，像的位置就是確定的，不管眼睛能不能看見，光屏能不能承接到。光屏只有放在像的位置上才能表示像的位置，而不是光屏的位置就是像的位置。光屏上接收到的可能是實(shí)像，也可能只是個(gè)光斑，光斑是透過(guò)凸透鏡的光把光屏照亮的區(qū)域，它與凸透鏡的口徑大小以及光源到凸透鏡的距離和光屏到凸透鏡的距離有關(guān)，只是一個(gè)明亮的區(qū)域，根本找不到與物體相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，所以跟像是毫不相干的，卻很容易被誤以為是像。

綜上所述，影和像的區(qū)別主要有以下幾個(gè)方面：（1）影的形成原因是一定是光沿直線傳播，像的形成原因是光的直射、反射或折射。（2）影一定位于物體背光的一側(cè)，而像可能與物體位于光學(xué)系統(tǒng)的同側(cè)、兩側(cè)或其他位置。（3）影只有輪廊是沒有色彩的，而像不僅可以有色彩，而且與物體上的每一個(gè)點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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