平面鏡成像探究

季　濤

有這樣一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：如圖１，將玻璃豎直立在木板中間，蠟燭與空燒杯按照?qǐng)D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(diǎn)燃蠟燭.從蠟燭的一側(cè)向玻璃方向觀察，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)玻璃板后側(cè)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(jīng)平面鏡所成的像.

★提出問題★

（１）平面鏡成像時(shí)，像的大小、形狀及位置與物體的關(guān)系如何？

（２）平面鏡成的是實(shí)像還是虛像？

★猜想與假設(shè)★

（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(jìn)行實(shí)驗(yàn)★

如圖２，將平玻璃豎直放在木板上，將一支蠟燭放在Ａ側(cè)，從Ａ側(cè)向玻璃方向看去，可以看到Ｂ側(cè)有一個(gè)像.將另一支一模一樣的蠟燭在玻璃板的Ｂ側(cè)移動(dòng)，如果在Ａ側(cè)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(cè)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(fù)測(cè)量３次，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中.

如何確定蠟燭Ａ在Ｂ處成的像是實(shí)像還是虛像呢？

根據(jù)實(shí)像和虛像的定義，實(shí)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(diǎn)燃蠟燭Ａ，看白紙上是否有蠟燭Ａ的像.

★分析現(xiàn)象，得出結(jié)論★

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：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(cè)量物和像到玻璃板的距離，發(fā)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)中，為什么用平玻璃而不用平面鏡呢？

因?yàn)槠讲Ａ峭该鞯?，我們可以在平玻璃的Ａ?cè)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(zé)任編輯 程哲