探究平面鏡成像的特點

張柏健

要點提煉

如圖1是探究平面鏡成像的特點實驗，在實驗中需要注意以下4點：

（1）器材選擇：實驗中為了便于確定像的位置，實驗時應選擇茶色玻璃板來代替平面鏡；實驗時為了比較像與物體的大小關系，應選擇兩支完全相同的蠟燭；實驗時需要利用刻度尺測量兩支蠟燭到玻璃板的距離，這是為了比較像與物到鏡面的距離是否相等。

（2）實驗過程：為便于觀察，實驗最好在稍暗的環境中進行；實驗時玻璃板與桌面一定要垂直放置，否則在水平面上將無法找到像的位置（像呈現在蠟燭B的上方或下方）；由于玻璃板有一定的厚度，玻璃板的兩個表面都分別能成像，因此實驗中應選擇薄一點的玻璃板。

（3）數據處理：實驗時，在利用刻度尺分別測量像與物到平面鏡的距離關系時，可以利用刻度尺進行測量，也可以將紙沿鏡面所在位置對折，判斷像與物兩點是否對應重合（俯視圖如圖2），也可以直接在方格紙上判斷像與物的位置關系；蠟燭A遠離時，像的大小不變（看起來變小的原因是距離變大，視角變小）；移去蠟燭B，并在其位置放一光屏，觀察到光屏上沒有像，可判斷平面鏡所成的像為虛像。

（4）實驗方法：等效替代法、比較法和歸納法。本實驗需重復多次，目的是尋找平面鏡成像的特點，即：虛像、等大、等距、垂直（對稱）。

拓展提升

平面鏡所成的虛像只能用眼睛看，不能用光屏接收，這是因為虛像是光經過平面鏡反射后反射光線的反向延長線相交形成的，而實像是實際光線相交形成的，這是實像與虛像的本質區別。平面鏡成像的原理是光的反射，在探究光的反射實驗時，如圖3所示，需要注意以下4點：

（1）需要將可繞ON轉動的白色硬紙板與水平桌面上的平面鏡垂直放置，這里白色硬紙板的作用：顯示光的傳播路徑，探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內，顯示反射角隨入射角的變化。

（2）將硬紙板（即光屏）繞ON向前或向后旋轉一定角度，將無法觀察到反射光線（實際上反射光線還在原來的位置），這樣可驗證三線是否共面。

（3）讓光線逆著原反射光線入射到鏡面上，可觀察到此時反射光線會逆著原入射光線的方向射出，這可證明光反射時，光路是可逆的。

（4）光的反射定律：三線共面，兩線分居，反射角等于入射角。

探究應用

例 （2022·江蘇·衡陽）在“探究平面鏡成像的特點”實驗中，如圖4，桌面上鋪一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡。沿著玻璃板在紙上畫一條直線表示平面鏡的位置。把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形與A相同但不點燃的蠟燭B，豎立著在玻璃板后面移動，直到它看上去與蠟燭A的像完全重合。這個位置就是蠟燭A的像的位置。在紙上記下這兩個位置，實驗時注意觀察蠟燭的大小和它的像的大小是否相同。移動點燃的蠟燭，重做實驗。

（1）為便于觀察，該實驗最好在 ___________（選填“較亮”或“較暗”）環境中進行。

（2）除了圖4中提供的器材外，實驗中還需要一種測量工具是___________ 。

（3）把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板前面，再拿一支外形與A相同但不點燃的蠟燭B，豎立著在玻璃板后面移動，直到它看上去跟蠟燭A的像完全重合，這樣做既確定了像的位置，又驗證了像與物的 ___________ 關系。

（4）將蠟燭A逐漸靠近玻璃板時，它的像的大小 ___________ （選填“變大”或“不變”或“變小”）。

（5）移去蠟燭B，在其位置豎立光屏，在光屏上不能承接到A的像，說明平面鏡所成的像是 ___________ （選填“虛”或“實”）像。

（6）拓展：在探究平面鏡成像特點的過程中，選擇四個字母模型分別豎直放置在玻璃板前，用于探究像與物左右位置的關系，最好選用（）。

答案：（1）較暗 （2）刻度尺 （3）大小 （4）不變 （5）虛 （6）A

（作者單位：江蘇省啟東市陳兆民中學）