很多人有一个直觉,照镜子时,镜子里的像左右翻转了,但上下却没有颠倒。他们的理由看起好像很充分——
当你面对镜子伸出左手,镜子里的你伸出右手嘛!
还有就是,镜中你的T-shirt上的文字个个都被左右翻转,但在上下方向不受影响。
这些理由看起来的确是那么回事!?
有些人对此现象的说法是:造物主安排我们的两只眼睛在一条水平线,造成了这一后果。其实,这种敷衍的解释完全是多余的。
原因很简单——这个问题本身不需要解释。
为什么?因为沿着镜面的左右和上下根本没有发生任何颠倒。
这是很容易用实验证实的。
用一个透明的塑料片上写上一行字母,正立放置在镜子前面,如下图所示。
可以看到,透明片上的文字与镜子里的文字完全一样——没有任何翻转。
在下面的这个演示中,镜子里的像与实物也是完全一致——也没有任何翻转。
这些例子说明,沿着镜面的水平方向并没有翻转,上下方向也没有颠倒。
那么,第一个问题是,为什么镜子里的人伸出不同的手?
首先要确认是不是这样?如果不是,就无需回答为什么。
实际上,镜子里的人伸出的是同一只手。如果你在你伸出的手的手心做个记号,你会看到镜子里的也是伸出这只手,根本不是另一只手。
第二个问题是,为什么正对着镜子的文字,镜子里的像确实左右颠倒了?
实际上是你翻转了它!你为了让文字对着镜子,让它左右翻转了,就像下面这样。
试想,如果你不翻转纸片,直接按照原来的方向放在镜子面前,它的像与它指定是一样的,文字不会有任何翻转。看下图。
那么,镜子到底干了什么呢?像难道真的没有任何翻转吗?
镜子负责完成了一个镜面反射,配合人的眼睛,达到了平面镜成像的效果。根据中学物理知识,物体和像关于平面镜对称,如下图所示。
学过中学物理的都知道,物和像上对应的点关于平面镜对称!
左边的物点,像点肯定也还在左边;其他的点,无论右边也好,上边的也好,下边的也好,对应的像点都在对应的方向上,不会改变位置,所以像也自然不会发生翻转。
但是!沿垂直于镜面方向上的物点,根据镜面对称,它一定要发生颠倒,这一点很容易证实。
如下图,将物体平放在镜子前面,会发现镜子里的物体实际上是前后颠倒了!
下面这个看的更清楚。
如果还不够,再来一个我们平时最熟悉的——水中倒影。
怎么样?是不是又感觉上下颠倒了?
这里水面作为平面镜,是在水平方向,所以这里的上下颠倒,就是前面讲的沿垂直于镜面的方向颠倒。
所以,总的来说——
镜子中的像,不会沿着镜面方向翻转,而只会沿着垂直于镜面的方向发生颠倒!
END
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