平面鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)和成像問題是同學(xué)們很棘手的問題,筆者舉例分析供參考。
1 平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的問題
例 入射光線與鏡面的夾角是50°,若入射光線方向不變,鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)10°時(shí),反射角是多大?
分析與解 如圖1所示,當(dāng)鏡面在1位置時(shí),入射光線與鏡面的夾角是50°,入射角∠AON=40°。入射光線方向不變,鏡面順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)10°,由1位置到2位置,法線由ON順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)10°到ON1,新的入射角∠AON1=40°+10°=50°。在光的反射中,反射角=入射角。所以,現(xiàn)在的反射角∠B1ON1=50°;同理如圖2所示,當(dāng)入射光線的方向不變,平面鏡逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)10°,法線也逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)10°,入射角變?yōu)椤螦ON1=40°-10°=30°,反射角∠B1ON1=30°。由此可知,當(dāng)入射光線方向不變,鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)10°,反射角是50°或30°。
由以上分析知道,平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),若入射光線方向不變,先計(jì)算出入射角,再根據(jù)光的反射規(guī)律,便知反射角的大?。蝗舴瓷涔饩€方向不變,先計(jì)算出反射角,可知入射角的大小。
2 平面鏡的成像問題
例 手拿一塊平面鏡看自己的像,人離平面鏡越近( )
A.像的大小是不變的。
B.像越大。
錯(cuò)解 由觀察可知,人離平面鏡越近,像越大;人離平面鏡越遠(yuǎn),像越小。所以,正確答案應(yīng)選B。
錯(cuò)解破析 認(rèn)為“人離平面鏡越近,像越大”是正確的,他忽視了人的眼睛。
正確答案及分析 如圖3所示,由圖可知,人在AB位置時(shí),通過平面鏡成的像在A1B1位置,像和物的連線與平面鏡垂直,這樣四邊形AA1B1B是一個(gè)矩形。所以人的像A1B1和人AB的大小相等。人向平面鏡移動(dòng)到CD位置,由實(shí)驗(yàn)可知,像的位置在C1D1處,四邊形C C1D1D也是一個(gè)矩形,因此C1D1=A1B1=AB。所以不管人離平面鏡越遠(yuǎn),還是越近,像的大小是不變的。人離平面鏡越近,像的大小并不變,但人眼實(shí)際觀察到的現(xiàn)象并非如此。是什么原因呢?
原來人的眼睛是一個(gè)凸透鏡。平面鏡中的像在人眼的視網(wǎng)膜上又成了像,如圖4所示。當(dāng)人在平面鏡中的像于A1B1處,通過人眼成的像在A2B2處;當(dāng)人在平面鏡中的像于C1D1處,通過人眼成的像在C2D2處。由凸透鏡成像規(guī)律可知,物在凸透鏡的焦距之外,離透鏡越近,成的像越大;離透鏡越遠(yuǎn),像越小。于是我們通過平面鏡觀察到的現(xiàn)象有了錯(cuò)覺:人離平面鏡越近,像越大;人離平面鏡越遠(yuǎn),像越小。于是有些人錯(cuò)誤的認(rèn)為:“看平面鏡中的像時(shí),離平面鏡越近,平面鏡成的像越大”。
經(jīng)以上分析可知,平面鏡成的像是不變的。正確答案應(yīng)選A。