两个平面镜成像的规律
2013-01-17余念祖
余念祖
(昆明第十二中学 云南 昆明 650041)
对两个有一定夹角的平面镜成像问题的研究,是单个平面镜成像知识的扩展和延伸.两个平面镜成像的现象存在于我们生活中,只要我们稍加留意就不难发现它.因此,研究这一现象,发现它的规律也具有实际意义.
先对成像过程及相关名称作简单介绍.
如图1所示,设M,N两平面镜镜面夹角为θ
(0<θ<180°),两镜面被纸面所截,且均垂直于纸面.AA′和BB′是两镜及其延展面跟纸面的交线,O点是这两直线的交点(也是三面交点).今在两镜面间的纸面上任一位置放一个小物体S(可视为一个点),线段SO跟M镜面的夹角∠SOA=α,跟N镜面的夹角∠SOB=β(平面镜两个面,一个是不反光的镜背,另一个是反光的镜面.这里的角是SO跟镜面的夹角).

图1
S在M镜后对称位置成一像SM1.此像在N镜前,对N镜可作为物点而在其后成像SM2.SM2在M镜前,又可作为物而在M镜后成像SM3.直至一镜所成的像落在另一镜后或镜面上,这个像再也不能作为物而成像了.这个像是最后的像,叫做终像.图中SM3就是终像.为方便讨论,我们把S在M镜后的第一个像和以它为物反复在两镜后所成的像称为M系列的像,并按成像先后依次记为SM1,SM2,SM3,…,SMm.SMm便是M系列的终像.同理,我们把S在N镜后成的第一个像和以它为物反复在两镜后所成的像叫N系列的像(过程不再重复).按先后依次记为SN1,SN2,SN3,…,SNn.SNn便是N系列的终像(图中N系列的终像是SN4).像记号右下脚码第一个是字母,表示系列名称;第二个脚码是数字,表示它是该系列的第几个像.显然,第二脚码是奇数的像是跟该系列名称相同的镜(同名镜)所成的像,第二脚码为偶数的是跟该系列名称不相同的镜(异名镜)所成的像.如图中SM1,SM3,SN2,SN4是M镜成的像,SM2,SN1,SN3是N镜成的像.
物点和像点跟三面交点O的连线分别叫物心线和像心线(如SO、SM1O等),其长度是物心距和像心距.物心线跟某镜面的夹角简称为物对该镜面的角;……
