平面镜成像探究

季　涛

有这样一个有趣的实验：如图１，将玻璃竖直立在木板中间，蜡烛与空烧杯按照图中位置放置好（注意：烧杯最好比蜡烛高），将烧杯中加满水，然后点燃蜡烛.从蜡烛的一侧向玻璃方向观察，我们会发现玻璃板后侧的杯子中也有一根燃烧的蜡烛，虽然水“淹没”了火焰，但火焰仍在水中摇曳不灭.

奇怪，火焰在水中怎么不熄灭呢？原来那并不是真正的火焰，而是火焰经平面镜所成的像.

★提出问题★

（１）平面镜成像时，像的大小、形状及位置与物体的关系如何？

（２）平面镜成的是实像还是虚像？

★猜想与假设★

（１）像和物的大小、形状相同.

（２）像到平面镜的距离与物到平面镜的距离相等.

（３）平面镜成的像是虚像.

★进行实验★

如图２，将平玻璃竖直放在木板上，将一支蜡烛放在Ａ侧，从Ａ侧向玻璃方向看去，可以看到Ｂ侧有一个像.将另一支一模一样的蜡烛在玻璃板的Ｂ侧移动，如果在Ａ侧可以看到蜡烛Ｂ完全与Ａ的像重合，那么像和物的大小就相同了.

确定了像的位置后，用刻度尺分别测量出蜡烛Ａ和蜡烛Ｂ到平玻璃的距离，加以比较.改变蜡烛到平玻璃的距离，重复测量３次，避免实验结论的偶然性.将实验数据记录在下面的表格中.

如何确定蜡烛Ａ在Ｂ处成的像是实像还是虚像呢？

根据实像和虚像的定义，实像可以用光屏来承接，而虚像不可以用光屏承接.故可以将蜡烛Ｂ撤去，拿一张白纸放在蜡烛Ｂ处，点燃蜡烛Ａ，看白纸上是否有蜡烛Ａ的像.

★分析现象，得出结论★

通过实验我们发现：蜡烛Ｂ和蜡烛Ａ的像完全吻合，说明像和物是等大的.故猜想（１）正确.

用刻度尺测量物和像到玻璃板的距离，发现两者是相等的.故猜想（２）正确.

在白纸上看不到蜡烛Ａ的像，说明蜡烛通过平玻璃所成的像是虚像.故猜想（３）正确.

所以物体在平面镜中所成的虚像和物体到平面镜的距离相等，像和物体大小相同.

★思考★

在实验中，为什么用平玻璃而不用平面镜呢？

因为平玻璃是透明的，我们可以在平玻璃的Ａ侧透过玻璃板看到蜡烛Ｂ和蜡烛Ａ的像重合，这样我们就用蜡烛Ｂ确定了蜡烛Ａ的像的位置.这种研究物理问题的方法叫替换法.

责任编辑 程哲