APP下载

玻璃板厚度对探究平面镜成像特点的影响

2023-11-08闻月丰

物理通报 2023年11期
关键词:重影虚像玻璃板

闻月丰

(江苏省靖江外国语学校 江苏 泰州 214500)

1 玻璃板厚度会造成重影

使用蜡烛和玻璃板组合进行实验,通过玻璃板我们能明显看到像的重影现象.离玻璃板较近的像比较清晰,离玻璃板稍远的像则比较模糊.实验中为什么会出现重影现象呢?

如图1所示,以发光点S发出的一束光线为例,这束光线入射到玻璃的P面上,一部分光线发生反射直接进入人眼.人眼有直线传播的经验,觉得光线是由镜后的S1点发出,S1点就是发光点S通过玻璃P面所成的像.入射到玻璃P面上的这束光线,除发生反射外,另一部分光线发生折射进入玻璃内部,在Q面上反射后到达P面上进行第2次折射.这部分光线共经过2次折射和1次反射进入人眼,人眼觉得光线是由镜后的S2点发出的.S2点就是发光点S通过玻璃Q面所成的像.

图1 物体通过厚玻璃板成两个像原理图

从图中明显可以看出,与像点S1相比,像点S2距离玻璃较远.由于经过Q面反射进入人眼中的光线相对较少,像点S2比较模糊.若实验使用棋子和玻璃板组合进行实验,棋子本身不发光,经过Q面反射进入人眼中的光线更少,所以有时甚至看不到重影现象.

两个像点S1与S2距离跟哪些因素有关呢?如图2所示,假设玻璃板的距离为d,玻璃的折射率为n,有

图2 两像点之间距离的影响因素

AB=2dtanβ

从上面数学表达式中可以看出,玻璃板厚度越薄,两个像点之间的距离越小.玻璃板的折射率n越大,图中入射角α一定,折射角β越小,cosβ越大,两个像点之间的距离也越小.

2 玻璃板厚度会造成错位

使用两个完全相同的棋子A、B和玻璃板进行实验.如图3所示,棋子A放置在玻璃板前,为确定像A′的位置,将棋子B放在玻璃板后,人眼在玻璃板前观察,直至看到棋子B与棋子A的像完全重合.实践中发现,按上述方法测出的像与镜面的距离比物体到镜面的距离略大,这又是为什么呢?

图3 通过厚玻璃板观察物体造成错位原理图

事实上,来自棋子B的光线是经过玻璃板两次折射后进入人眼的,光线通过玻璃板后已经发生了一定程度的偏移.人眼接收到折射光线后,觉得光线是由B′发出来的.B′是棋子B的虚像.也就是说,人眼在玻璃板前观察棋子B,看到的并不是真实的棋子B,而是棋子B的虚像B′.当观察到棋子B与棋子A的像重合时,实质是棋子B的虚像B′与棋子A的像A′重合.与棋子B相比较,像B′距离玻璃板更近,它们的位置有一定的错位.此时用棋子B来替代棋子A的像,测出的像与镜面的距离明显偏大.

如图4所示,人眼在厚玻璃板前观察镜后物体B,由于光的二次折射,实际上看到的是物体B的虚像B1,它们之间的距离跟哪些因素有关呢?假设玻璃板的距离为d,玻璃的折射率为n,有

图4 错位距离的影响因素

MN=dtanα

MO=dtanβ

ON=d(tanα-tanβ)

从上面数学表达式中分析可以看出,玻璃板厚度越薄,BB1之间的距离越小.若玻璃板的折射率越大,图中入射角α一定,折射角β越小,cosβ越大,BB1之间的距离也越大.

猜你喜欢

重影虚像玻璃板
实像虚像细比对
实像虚像细对比
重影轻波
重影轻波
空杯提重物
空杯提重物
侧面俯视时盛满水的碗中斜插筷子的虚像位置研究
人眼为什么能看到虚像
玻璃板成像小实验
夫妻口角变成弑亲血案