张君涵

我在新闻上看到了一则关于海市蜃楼的报道，非常感兴趣，于是萌生了制作一个装置、人工制造海市蜃楼现象的念头。

经过查阅资料，学习光学原理，我决定通过光的反射形成具有3D成像效果的实验装置，来实现我的想法。

接下来，我继续查阅网络资料、深入学习物理知识，又接受了老师的建议，利用凹面镜成像原理，最终制作出了一套装置，我给它命名为“海市蜃楼演示仪”。这套海市蜃楼演示仪只是一个静态的成像展示装置。其原理光路如右圖所示：

将物体放在双凹面镜的最下端，物体上发出的光线经过反射后，绝大多数都从顶部缺口处以物体完全相同的方式射出来。在观察者看来，真实物体似乎就在上面，可伸手又不能触碰到。从光路图可以看出，经过双凹面镜成像后的物体虚像与物体位置正好相反，旋转了180°，光线是从物体的左侧射出的，从双凹面镜系统射出来时却是向右侧的。

制作过程中我发现，放入演示仪的物体需要照明，即在双凹面镜中加入光源，否则不清楚，甚至不能在外面看到物体。光源发出的光线又不能直接通过顶部缺口小孔直接射出，因此要特别注意光源位置的选择。

我在下方凹面的中间开一个小洞，装上一枚强光LED灯，将要展示的物体放置在LED灯的上方，这样物体反射出来的光线经过上方的凹面镜第一次反射时，都是向下传播的;再次经过下方的凹面镜的反射，最后反射光线都汇聚到上方凹面镜的缺口处形成虚像——海市蜃楼影像。

多次实验后，我发现两面凹面镜应该是抛物线曲率的，而且通过改变上方凹面镜的曲率和口径大小，可以适当提高虚像的位置。

我发明的这个教具还可作为儿童玩具和家装饰品推广使用。