鏡中花 水中月

“一個(gè)是鏡中花，一個(gè)是水中月”，這是《紅樓夢(mèng)》中賈寶玉在太虛幻境中，聽(tīng)眾仙女彈唱的歌曲中的一句話，表示一切不過(guò)是虛空一場(chǎng)，都是幻象，不是真實(shí)的，那么，鏡中花是怎么形成的?為什么水中會(huì)有月亮?鏡中的花與實(shí)際中的花為何一樣?為什么水中月，鏡中花都是幻象，不是真實(shí)的?……

其實(shí)，鏡中花是花在平面鏡里所成的像；水中月是月亮在平靜的水面(相當(dāng)于是平面鏡，光亮的金屬、油漆過(guò)的家具、平滑的地面磚等我們都可以看成平面鏡)所成的像，所以水中月與鏡中花的形成原因一樣，都是在平面鏡中所成的像。

我們看平面鏡中所成的像，發(fā)現(xiàn)鏡中物體所成的像和物體本身是一樣的，并且有一種感覺(jué)：當(dāng)我們離平面鏡越遠(yuǎn)的時(shí)候。我們所看到鏡中自己的像越來(lái)越小，實(shí)際我們?cè)谧銎矫骁R成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，將玻璃板(不用平面鏡是為了便于確定像的位置)豎直放在水平桌面上，在玻璃板前面放一支點(diǎn)燃的蠟燭，在玻璃板后面放另一支大小相同的蠟燭，并移動(dòng)，使它與前面蠟燭在玻璃板中所成的像重合，發(fā)現(xiàn)像和物是等大的，多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不管物體離平面鏡有多遠(yuǎn)，鏡中所成的像與物體始終是等大的，這是為什么呢?原來(lái)我們看遠(yuǎn)近不同的物體時(shí)，眼睛的視角不同，視角是觀察物體時(shí)，從物體兩端(上、下或左、右)引出的光線在人眼光心處所成的夾角(如圖1中角α)，物體的尺寸越小，離觀察者越遠(yuǎn)，則視角越小，比如，我們順著馬路方向看去，會(huì)感覺(jué)馬路是越來(lái)越窄的，其實(shí)馬路寬度是一樣的，只是視角變小，所以感覺(jué)變窄了，再如，在地面上靠近飛機(jī)看，飛機(jī)是個(gè)龐然大物；若飛機(jī)飛到高空，看上去就像一只小鳥(niǎo)，再高就看不到了，這是因?yàn)榭锤咛幍娘w機(jī)，視角變小了，所以感覺(jué)飛機(jī)變小了，所以當(dāng)我們離平面鏡較遠(yuǎn)時(shí)，平面鏡中的像離人更遠(yuǎn)，像對(duì)眼睛的視角較小，所以感覺(jué)像比物體小，實(shí)驗(yàn)中我們用刻度尺量出像和物到鏡面的距離，會(huì)發(fā)現(xiàn)像和物到鏡面的距離相等且像和物的連線與鏡面是垂直的。

人眼是根據(jù)光的直線傳播來(lái)判斷物體位置的，如圖2a所示，逆著蠟燭射出的光線，人眼就能確定蠟燭的位置，如圖2b所示，鏡前燭焰上的點(diǎn)s射向平面鏡的光線，經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)人眼睛，但眼睛是根據(jù)光是沿直線傳播的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定物體位置的，逆著反射光線方向看去。就感覺(jué)這些光線是從它們?cè)阽R后延長(zhǎng)線的交點(diǎn)S'，射來(lái)的，S'就是點(diǎn)S在鏡中的像，但是鏡子后面實(shí)際上并沒(méi)有這個(gè)發(fā)光點(diǎn)，所以S'叫s的虛像，同理，物體上的每個(gè)點(diǎn)在鏡子里都有一個(gè)虛像點(diǎn)，所有的虛像點(diǎn)就組成整個(gè)物體的虛像，所以平面鏡成像的原理是光的反射。

通過(guò)上面的分析，平面鏡所成的像是反射光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚所成的像，我們稱之為虛像，這種像無(wú)法在光屏上呈現(xiàn)，所以在研究平面鏡特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，如果在平面鏡后面像的位置放一張白紙，直接看白紙，將看不到像，而實(shí)像是指從物體發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)光具后由實(shí)際的光線所成的像。是由真實(shí)的光點(diǎn)會(huì)聚而成的明亮區(qū)域，是真實(shí)存在的，既可以用眼睛觀察到，又可以在光屏上呈現(xiàn)，如物體經(jīng)過(guò)小孔所成的像，就是物體發(fā)出的光線沿直線傳播到光屏上形成的倒立實(shí)像，如圖3所示，從發(fā)光體AB上出來(lái)的光線。由于光的直線傳播，通過(guò)小孔時(shí)在地面上會(huì)聚成像A'B'，這個(gè)像是由真實(shí)的光線會(huì)聚而成的。所以我們稱之為實(shí)像，這個(gè)實(shí)像能夠在地面這個(gè)大“光屏”上呈現(xiàn)出來(lái)。

簡(jiǎn)而言之。實(shí)像是由實(shí)際光線相交而成的，既可以用眼睛觀察到，又可以在光屏上呈現(xiàn)。虛像是由實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線相交而成的，只能用眼睛觀察，不能在光屏上呈現(xiàn)。

根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，像和物的大小相同，像和物到鏡面的距離相等，我們可以知道像和物關(guān)于平面鏡對(duì)稱。根據(jù)這樣的特點(diǎn)，我們可以作出物體在平面鏡中所成的像j我們把這種方法稱為對(duì)稱法。作圖時(shí)’可以由物點(diǎn)向平面鏡作垂線并延長(zhǎng)(因?yàn)榇咕€屬于輔助線，所以必須用虛線)，然后用刻度尺量取物體到平面鏡的距離，并在延長(zhǎng)線上截取相同的距離，由此我們就找到了像點(diǎn)，例如：平面鏡前有一個(gè)物體AB(如圖4a)，要求作出物體AB在平面鏡中所成的像：首先我們?cè)谖矬wAB上確定兩個(gè)(或多個(gè))能描述物體形狀的點(diǎn)AB(或多個(gè)點(diǎn))；然后分別由AB兩點(diǎn)(或多個(gè)點(diǎn))向平面鏡作垂線并延長(zhǎng)，用刻度尺量取物體到平面鏡的距離，并在延長(zhǎng)線上截取相同的距離至鏡后A'B'，(或多個(gè)點(diǎn))：用虛線連接鏡后A'B'(或多個(gè)點(diǎn))即可得到物體在平面鏡中成的像(如圖4b所示)。

注意：在作成像圖時(shí)，因?yàn)槲稂c(diǎn)和像點(diǎn)之間的連線屬于輔助線，所以必須用虛線；。因?yàn)槲矬w在平面鏡中所成的像是虛像，所以也必須用虛線；若物體有方向，則物體在平面鏡中成的像也必須標(biāo)出方向，

因?yàn)槠矫骁R所成的像是虛像，所以鏡中花、水中月都是虛幻的，是虛像，不是真實(shí)的。