走近光与影

常州市武进区前黄实验学校 朱梅娟

老师：同学们，想想看，迄今为止，你所见到的最大的影子是什么？

学生：不知道，是什么？

老师：这其实是居里夫人问她的学生的一个问题。我们知道由于光在同一种均匀介质中是直线传播，当光照射到不透明的物体上时，在物体的后面就会形成光射不到的区域，这就是“影子”。当太阳在地球的另一面时，我们所在的一面，就形成了地球的影子，也就是黑夜。所以，我们在地球上所见到的最大的影子是黑夜。日食和月食现象都是影子现象，日食是地球跑到了月球的影子里，月食是月球跑到了地球的影子里。

学生：为什么我们教室里所有的灯都打开时，却几乎看不到影子呢？

老师：我们用一个实验来说明这个问题，当把一个不透明的杯子放在水平桌面上，旁边点燃一支蜡烛，杯子后面就会投下一个清晰的影子，如果在杯子旁点燃两支蜡烛，就会形成两个相叠而又不重合的影子，两个影子相叠部分完全没有光线射到，因而是全黑的，这是本影，本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方，就是半明半暗的，这是半影；如果点燃三支甚至四支或更多蜡烛，本影部分就会逐渐缩小，半影部分就会出现很多层次，逐渐变得明亮，所以当我们在杯子的四周点上一圈蜡烛时，本影就会消失，而半影也淡得几乎看不见。教室里安装多盏日光灯，就是为了减小本影，使照明度均匀。同样医院手术室内的“无影灯”也是由发光强度很大的几个灯在灯盘上排列成圆形，合成一个大面积的光源，这样就能从不同的角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不产生明显的本影而影响手术。

学生：那么影子与小孔成像中的像有何不同？

老师：影不是像。影子是不透明物体阻挡了光线，在物后形成的跟物体轮廓相似的黑暗区域。影子是黑的，只反映物体的轮廓，不反映物体的细节。而像却是明亮的，其明亮程度与物相对应且有层次感，所以像能反映物体的细节。如皮影戏幕上移动的人物是影，而水中宝塔的倒影却是像，它是以平静的水面为镜面形成的像(平面镜成像)。

小孔成像是由于光的直线传播所成的倒立实像，像的大小与小孔到物体距离、小孔到光屏的距离及小孔的大小有关，与小孔的形状无关。小孔成像现象我们生活中也会看到，例如：夏天我们会在茂密的树荫下看到许多圆形的小亮斑，这就是小孔成像现象，圆形的小亮斑是太阳缩小的实像。如果发生日环食，那么，茂密的树荫下由于小孔成像而形成的亮斑就是环状的了。

学生：小孔成的像与平面镜成的像的性质是否一样？

老师：不一样，小孔成像成的是实像，平面镜成的是虚像。小孔成像是由于光直线传播，实际光线到达而形成的实像。用眼晴可以直接观察到，也能在光屏上呈现出来。而平面镜成像是物体发出的光，经平面镜发生反射，反射光线的反向延长线相交而形成的虚像，实际光线并未到达，所以虚像不能呈现在光屏上，只能用眼睛直接观察到。

学生：我们在“探究平面镜成像的特点”的实验中，用的是玻璃板，为什么不用平面镜呢？

老师：用玻璃板替代平面镜，玻璃板既可以当平面镜用于成像，又可以让光线透过而能看到镜后的物体。在桌面上竖直放置一块薄玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现了蜡烛的像。另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合，后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置。蜡烛的像转换成了与它完全重合的另一只蜡烛，以实物代“虚”像。这样就能够确定像的位置，从而比较像与物到镜面的距离关系，还能比较像与物的大小关系。

学生：玻璃板为什么要用薄的不用厚的？

老师：用厚玻璃做这个实验，可能会看到两个不重合的蜡烛的像。因为厚玻璃，其前、后两表面分别为两个相距一定距离（玻璃板厚度）的平面镜，当蜡烛火焰射出的光经玻厚璃板前、后两个镜面反射就生成了两个不重合的蜡烛的像。