平面镜的作用是什么?

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“平面镜”这个名称可能有点误导,因为它并不是指“表面绝对光滑的镜子”(否则也无法称作为“镜”了)。 正确而言,平面镜指的是“对光几乎没有作用”的镜子——由于它不会使光线发生折射,因此进入眼睛的“像”是正立的、大小不变的虚像;因为光是直线传播的,所以这些现象也是“成比例等大”的。 当然,如果让一个小孩在强光下直视一个平面镜的话,由于人眼的敏感程度远大于光学器件,小孩还是能直接察觉到“自己在镜中的像”以及“自己的身影”(也就是“自己身体在各方向上投影的大小”和“自己本人在大小不变的环境中相对于镜子的位置变化”)……不过,如果没有这样的先入之见,只是单纯地用肉眼观察,大多数人都会觉得这是一面没有作用的镜子。

平面镜所具有的特点,可以用光的反射原理来解释。 假设有一束单色光(如激光)照射到平面镜上,由于镜面对称,所以会被分成两束等大、反向的光,如下图。 这两个反射光束是会反复循环的。其中一束光会回到起点,然后再次与另一束光相遇……如此反复迭代,所有能量都集中在两条平行线上,形成两条连续的亮条纹。 而如果这间屋子足够暗,人的眼睛足够敏感,还可以看到更细微的现象:由于每条亮纹都有两个终点,所以在每一时刻,都有一个更小的暗区从中间逐渐扩展,就像一条慢慢膨胀的弹簧。

如果这时用手电筒照亮其中一条亮线,就会看到一个等大的像,只不过有些模糊。而如果在亮线上放一张白纸,就可以直接看到了。 以上描述的都是“无光源情况下”的平面镜成像。

现在再设想一下:把一块平面镜垂直置于强光下方。这时,虽然入射的光线都被反射回原出发点,但由于出发点的光源本身是一个强大的发光体,所以经过多次反射,原本单向行进的光形成了无数方向上的子波,犹如水面上被搅起的涟漪。 这样,本来没有作用力的平面镜就“突然拥有了改变光路的能力”——它可以让原本前行直进的光,全部转变为向内弯曲的信号。也就是说,这面“看似无害”的平面镜实际上可以做“凹透镜”用了!

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