物理精讀：鏡面光線圖

在光學中，了解光線經過鏡子的反射規律對於畫出物體的虛像或實像至關重要。平面鏡是最常見的一種鏡子類型，當光線照射到鏡面時，會根據反射定律反射回來，並形成一個我們能夠看到的鏡像。今天，我們將討論如何繪製光線經過鏡子反射後的圖像，並解釋物體和圖像的關係。

1. 物體和圖像的關係

在平面鏡中，物體距離鏡面的一個特定距離，其圖像也會在鏡面對面以相同的距離顯示出來。這個關係叫做“物體距離等於圖像距離”（Object Distance = Image Distance）。

• 物體距離（Object Distance）：從物體到鏡子的距離。
• 圖像距離（Image Distance）：從鏡子到形成圖像的位置的距離。

這意味著，如果物體距離鏡面是 10 cm，那麼它的圖像也會在鏡面對面，距離鏡面 10 cm 之處。

2. 繪製光線的步驟

我們可以根據光線的反射定律來繪製經過鏡子的光線，並標出物體和圖像的位置。這是一個簡單的步驟，遵循下列流程：

(a) 標出鏡面和物體的位置

• 在圖紙上畫一條水平線，表示鏡面。
• 在鏡面的一側標出物體的位置（例如，標記為「O」），並標出物體與鏡面之間的距離（物距）。

(b) 連接物體和圖像

• 連接物體「O」和圖像「I」，並畫一條直線。這條線將是物體和圖像之間的“虛擬連線”，因為光線的延伸線並不真正穿過圖像。

3. 眼睛如何看到圖像

當我們站在鏡子前面時，我們通過眼睛看到的是鏡中的圖像。這個圖像是虛擬的，也就是說，光線並不真正從圖像的位置發出，而是看起來像是從那裡來的。這就是為什麼圖像會顯得“反向”或“鏡像”的原因。

• 當眼睛看到鏡中的圖像時，光線的路徑是從反射光線的延長線進入眼睛的。也就是說，眼睛並沒有直接接收到從物體發出的光線，而是接收到從鏡面反射並延伸到圖像的光線。

4. 實像與虛像的區別

在平面鏡中，我們總是看到一個虛像。虛像的特點是：

• 虛像是由光線的延伸線所形成的，實際上並沒有光線從圖像位置發出。
• 虛像的距離等於物體的距離，但是它是鏡面對面的位置。

對比之下，如果是凹面鏡或凸面鏡，則會產生不同類型的像——有時是實像（光線會真實聚焦到一個點上），有時是虛像。這兩者的區別在於光線是否真正匯聚。

5. 繪圖示範

有眼睛和物體的位置，我們希望畫出它的光線圖。

1. 先畫一條水平線作為鏡面，並在鏡面的一側標出物體 O。
2. 然後，根據上述步驟，畫出圖像。
3. 畫出連接眼睛和圖像的直線，由圖像的頂端和尾端分別畫出兩條線。注意在鏡面中的線應是虛線（虛像），而物體的一邊為實線。
4. 在步驟3畫出的線和鏡面的交點，分別畫出連接交點和頂端尾端的實線。
5. 成個畫出光線圖！

小結

光線經過平面鏡時，物體和圖像的距離是相等的，並且我們可以通過畫出入射光線和反射光線來確定圖像的位置。這個圖像是虛擬的，是光線延伸線的交匯點。眼睛看見的就是這個虛擬圖像，而光線實際上並不來自圖像的真正位置。在日常生活中，鏡面反射原理被廣泛應用在化妝鏡、車輛後視鏡以及各種光學設備中。

希望這篇文章幫助你更好地理解如何繪製光線在鏡面中的反射圖像！