平面反射镜成像观测范围的确定_平面镜成像论文

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利用平面镜观察镜前的景物(即景物的虚像),其观察范围既与平面镜的口径有关,又与观察点在镜前的位置有关。下面以实例来说明如何确定平面镜成像的观察范围。

[例1] 发光点S置于平面镜MN前,如图1所示, 人站在什么范围可以看到S在平面镜里的像?请画出这个范围(1999 年广西初二物理竞赛试题)。

分析和解答:要观察到S在镜中的像,那么S发出的光经镜子反射后必须到达人的眼睛。对于发光点S来说,镜子边缘上的入射角较大, 反射角也较大。因此,由反射定律作出边缘上的反射光线即为观察范围(图2中PNMQ所夹范围)。

另外,根据反射光线反向延长线经过像点,可先由平面镜成像特点,找出S在镜中的像,再作镜子边缘上通过像点的反射光线, 则两条反射光线的所夹区域即为观察范围(图3)。

以上两种解法的解题思路是不同的。

方法一,以作入射光线(有时作反射光线)、法线为切入点,根据反射定律确定观察范围。

方法二,以平面镜成像为切入点,根据“反射光线的反向延长线通过像点”确定观察范围。

[例2] 一平面镜竖直挂在墙上,人眼的位置如图4所示的E点, 今有A、B、C三个物体放在镜前,人眼从镜子里能看到物体A、B、C的像吗?(沪科版初中物理学习指导用书第223页第7题)

分析:由方法一,作图5(先作镜子边缘到达E的反射光线),可见物体A、B在PN、EM所夹范围之内,而物体C不在此范围,即在位置E可看见A、B的像,不能看见C的像。

由方法二,作图6,物体A、B的像A′、B′在反射光线ME、NE 的反向延长线所夹范围之内,而物体C的像不在这个范围, 所以只可看见物A、B在镜中的像。

以上两种方法各有特色,但笔者认为方法二由于“回避”了作法线,所以可使作图简便些。

[例3] 如图7所示,虚线位置竖直放置一个平面镜,镜前一物体AB,若一个人沿线段cd从c走到d的过程中,都能在镜中看到AB完整的像,设镜前无物体遮档视线,请画出最小平面镜的准确位置。(初二物理博士号丛书第80页第5题,江西人民出版社2001年版)

分析:本题表面看来是确定平面镜的大小、位置,实质还是“观察范围”的确定一类问题,本题是“已知观察范围”,求画平面镜的大小、位置,用方法二解答较为方便,即先找AB的像A′B′,再分别作到达cd的反射光线反向延长线经A′B′。由作图可知PM是最小平面镜的大小和位置(其实只要作A′Pd、B′Mc反射光线与反向延长线即可确定)。

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