初中 · 几何光学实验

探究平面镜成像特点

用标尺比较物距与像距,改变物体位置和高度,区分虚像与屏上的实像。

打开实验 下载场景15–20 分钟 · 基础

保持平面镜固定,改变物体位置与高度,用标尺测量物像关系,并用光屏检验虚像的含义。

学习目标

  • 通过多次位置测量验证物像等距
  • 比较物体与像的高度和正倒
  • 结合实际光线与反向延长线判断虚像

实验器材

  • 平面镜
  • 高度可调箭头物体
  • 厘米标尺
  • 光屏

实验准备

  • 在设置中使用坐标背景;本课原点为镜面中心,物体底端位于 y = 0,初始物距为 25 cm。
  • 镜面反射面朝向左侧物体;区分实线光路与镜后反向延长线。

操作步骤

  1. 测量初始物像

    用尺读取物体、镜面和像的位置,分别计算物距与像距;记录物高和像高。

  2. 改变物距

    保持镜面和物体高度不变,将物体 x 依次设为 −0.30、−0.20、−0.10 m,对应物距 30、20、10 cm。每次测量镜后像的位置,比较物像到镜面的垂直距离。

  3. 检验虚像

    将物体恢复到 x = −0.25 m,移动光屏到镜后 x = 0.25 m。观察光线是否真正到达光屏,说明反向延长线交点与实像的区别。

  4. 改变物高

    保持位置不变,把物体高度依次改为 0.04、0.08、0.12 m。比较物高与像高,检验等大结论是否依赖于初始尺寸。

观察与记录

  • 记录物体横坐标、镜面横坐标、像横坐标、物距、像距、物高和像高。
  • 物距应取物体到镜面的垂直距离;镜面转动后不能只比较横坐标差。

预期结果

  • 初始像位于 x = 0.25 m,像距 25 cm,像高 8 cm,为正立、等大的虚像。
  • 物体 x = −0.30、−0.20、−0.10 m 时,像分别位于 x = 0.30、0.20、0.10 m。物像连线垂直镜面,镜面平分物像间距。

课堂讨论

  • 物体远离镜面时,像的高度是否变小?
  • 将光屏放在像的位置,为什么接收不到这个像?
  • 镜面转动以后,物像连线还垂直于镜面吗?

模型与适用范围

  • 采用理想平面镜,不模拟玻璃前后表面产生的重影或镜面缺陷。
  • 屏幕绘出的虚像用于展示几何位置;它不意味着实际光能穿过不透明镜面到达镜后。

把这场实验带进课堂

在工作台调整器材、保存场景;需要课件演示时,可使用 WPS 或 PowerPoint 演示插件。

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