彭文婷

(复旦大学第二附属学校，上海 200438)

1 引言

图1为上海教育出版社八年级第一学期物理教材中第34页图2-2-6的插图。描述的是从空气中的右上方观察水下物体的虚像位置的光路图，旨在说明视深与实际深度相比较更浅的知识要点。虚像位置的定性结论，学生只需掌握“视深比实际深度浅”即可，定量的折射定律不作为教学内容。

图2 平面折射成像示意图

仔细观察图1，可以发现对于虚像具体位置的描述，标注在物体的右上方。

图1 物理教材图2-2-6

学生看图后，会思考，为什么是在右上方，而不是左上方或者正上方？

笔者在教学中发现这一问题，通过本文对虚像位置进行定量分析。

*由于绘图软件限制，本文涉及光路图均省略光线箭头符号，以实线代表光线，虚线代表光线的反向延长线。

2 平面折射成像

对于平面折射成像的视深问题，较多参考习题中都有水中物体视深一类问题的讨论和计算，但都限于正上方垂直向下观察的情况，对斜上方观察的情况未作定量的讨论，更没有涉及像的水平位移。如下例。

例1.位于水面下深H=1.2m处的鱼，从正上方观察时，看到鱼的视深度是多少？（水的折射率n=4/3）

因为只有从正上方垂直向下观察时，入射角为90°，此时方能确保眼睛所看到的虚像位置在物的正上方，从而通过运用折射定律和三角关系计算得到视深。

对斜上方观察的情况，问题比较复杂，根据计算，我们知道，水下点光源向不同方向发出的光线经过水面折射，其折射光线的反向方向延长线并不相交于一点，即单心光束经折射后将变成像散光束，可见平面折射一般是不能理想成像的。……