关于水的两种成象规律的探讨.doc

肀蒄螂蚀肆蒃蒂羆羂聿薄螈袈肈蚇羄膆肇莆螇肂肇葿羂羈膆薁螅袄膅蚃薈膃膄蒃螃腿膃薅蚆肅膂蚈袂羁膁莇蚄袇膁蒀袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇薆袇衿芆蚈蝿膈芅莈羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆莃蚅螆膅莂莅蕿肁莁蒇螄羇莀虿薇羃荿荿袂衿荿蒁蚅膇莈薄袁肃莇蚆蚄罿蒆莆衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒄螂蚀肆蒃蒂羆羂聿薄螈袈肈蚇羄膆肇莆螇肂肇葿羂羈膆薁螅袄膅蚃薈膃膄蒃螃腿膃薅蚆肅膂蚈袂羁膁莇蚄袇膁蒀袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇薆袇衿芆蚈蝿膈芅莈羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆莃蚅螆膅莂莅蕿肁莁蒇螄羇莀虿薇羃荿荿袂衿荿蒁蚅膇莈薄袁肃莇蚆蚄罿蒆莆衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒄螂蚀肆蒃蒂羆羂聿薄螈袈肈蚇羄膆肇莆螇肂肇葿羂羈膆薁螅袄膅蚃薈膃膄蒃螃腿膃薅蚆肅膂蚈袂羁膁莇蚄袇膁蒀袀膅膀薂蚃肁艿蚄袈羇芈莄蚁袃芇薆袇衿芆蚈蝿膈芅莈羅肄芅蒀螈羀芄薃羃袆莃蚅螆膅莂莅蕿肁莁蒇螄羇莀虿薇羃荿荿袂衿荿蒁蚅膇莈薄袁肃莇蚆蚄罿蒆莆衿袅蒅蒈蚂膄蒄薀袇肀蒄螂蚀肆蒃蒂羆羂聿薄螈袈肈蚇羄膆肇莆螇肂肇葿羂羈膆薁螅袄膅蚃薈膃膄蒃 关于水的两种成象规律的探讨江苏省淮安市 李延西在假期里有学生见到我，问我一个问题：老师啊，我用鱼叉叉鱼为什么总是叉不到呢？我给他们细致地解释了一下原因，他们也就豁然开朗了。这使我想起以前有一个老师与我的争论：人站在岸上看水里的鱼，鱼的虚象到底在什么位置。其实，关于水的成象规律主要有两种：反射成象水面相当于一个平面镜成象系统，是一个完善成象系统；折射成象平面折射成象系统，是一个象散系统。光线在水面处反射成象，相当于平面镜成象系统，是一个不改变光束同心性的完善成象系统。这种反射成象一般有两种。P 。P1 。图1 水 空气 虚物点P 。图2 水 空气 实象点P1 。水面 水面 。第一种：实物成虚象，如图1，光线从发光点P发出光线（同心光束）入射到水面反射，但是反射光线不相交，反射光线的反向延长线相交于一点P1，因为不是实际光线相交，所以所成的象是虚象（其它成虚象的光学系统也是类似如此）。成象特点是物象等大，物象关于反射面对称，正立，左右互换。这就是常见的平面镜反射成象系统：保持光束的同心性不变。第二种：虚物成实象，如图2，光束不是从同一发光点发出，但是光线延长相交于一点P，属于同心光束。光线经水面反射后，反射光线相交于一点P1，即为实象，这就是虚物成实象。与第一种成象相比，除了所成的象虚实不同，其它成象特点一样。以上属于光的反射成象，属于完善成象光学系统，比较简单一点。折射成象系统就复杂多了。许多人都以为在岸上观察鱼，所看到鱼的虚象恰好在鱼的上方，而且是在鱼的正上方。这就是同学叉鱼不成功、老师争论的关键所在。认为鱼的虚象在鱼的正上方的人“依据”如图3所示，以发光点P为例。 PyxB1B2图3P 。P1 。水 空气 水 空气 P1P2P1OA1A2水面 两条折射光线的反向延长线正好相交于一点P1，所成的象是虚象，象就在发光点的正上方。其实，观察者在物体的正上方观察，确实如此。关键是观察者不在物体的正上方观察，而是在偏右或偏左的位置观察呢？有人要说，不管站在哪里，反正折射光线的反向延长线都相交于点P1，平面镜成象就是这样的啊。其实错就错在这个地方，平面镜是一个完善成象系统，不改变光束的同心性，而平面折射系统不是一个完善成象系统，不能保持光束的同心性。光线折射成象的情况如图4所示。ox为水和空气的分界面，P为发光点，op为y轴，研究对象为从P发出的元光束，取两条入射线PA1和PA2，它们的折射线A1B1和A2B2的反向延长线交于点P1，并分别与y轴交于P1和P2。元光束中的其它光线折射后反向延长线不再交于点P1、与y轴也不再交于P1和P2。可见，平面折射系统不是一个完善成象系统。在xoy平面内，当元光束逐渐靠近y轴时， P1点连续分布在一条曲线上，且P1和P2之间的距离逐渐变小，P1、P2、P1接近重合，此时折射光线可以近似看作同心光束，这时，平面折射系统才近似完善成象。由上可见，从同一发光点发出的不同入射角的光线，经平面折射后并不交于一点，平面折射系统是一个象散系统而不是完善成象系统。所以，把平面反射成象的规律挪用到平面折射成象上并不符合，当然就会得出错误的结论了。在平时的教学实践中，常常遇到类似的似是而非的问题，只要我们认真总结，注意它们的细微差别，就不会再出现错误了。江苏省淮安市古寨乡初级中学 李延西 芆薂薆羈聿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈蚂羅肅蒄蚂肇芁莀蚁螆肄莆蚀罿荿节虿肁膂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿螆肈腿薇螅螇羁蒃螄袀膇葿螃肂羀莅螂螂芅芁螁袄肈薀螀羆芃蒆螀聿肆莂衿螈节芈袈袀肅薆袇羃芀薂袆膅肃蒈袅袅莈莄蒂羇膁芀蒁聿莇蕿蒀蝿腿蒅蕿袁莅莁薈羄膈芇薈肆羁蚆薇袆芆薂薆羈聿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈蚂羅肅蒄蚂肇芁莀蚁螆肄莆蚀罿荿节虿肁膂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿螆肈腿薇螅螇羁蒃螄袀膇葿螃肂羀莅螂螂芅芁螁袄肈薀螀羆芃蒆螀聿肆莂衿螈节芈袈袀肅薆袇羃芀薂袆膅肃蒈袅袅莈莄蒂羇膁芀蒁聿莇蕿蒀蝿腿蒅蕿袁莅莁薈羄膈芇薈肆羁蚆薇袆芆薂薆羈聿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈蚂羅肅蒄蚂肇芁莀蚁螆肄莆蚀罿荿节虿肁膂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿螆肈腿