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生活中的凸面镜和凹面镜

一、生活中的凸面镜

  用汤匙凸起的那一面当做镜子,在这面镜子中几乎映出了房间中的一切东西。但是,它们被缩小了,而且有些走样,例如桌腿本来是直的,在镜子里却变成弯曲的了。

  再把汤匙移到自己面前,哎呀!自己的模样变得实在可笑。离镜子近的鼻子成了大鼻子,而离镜子比较远的耳朵变得很小。

  从凸面镜中看到的物体总是变了形的。被凸面镜歪曲了的像,还可以用凸面镜把它还原。现在就来做一个这样的实验:

  在纸上,画一座小房子,把它放在汤匙前。从汤匙中看到的小房子走了样,高起的房屋向外歪扭着。在另一张纸上尽可能准确地把那个歪扭的房子画下来。                                

  这时侯,你再把新画的图放在汤匙凸面的前方,向里面望去就会发现歪曲的房子又被矫正过来了,和第一张画是一样的。如果还有些变形,可以前后移动你的“凸面镜”,最后总可以找到一个合适的位置使凸面镜内的像形状正常。

  为什么凸面镜里看到的东西总是缩小的呢?物体发出的光线在凸面镜上发生反射,反射光线发散开来,而它们的延长线在镜子的后面会聚成一个虚像,这个像比实物小,看上去好象是被压缩了一样。可以这样想象,当你把一个平面镜向后弯曲的时候,镜中的像也跟着被压缩了;镜面弯曲得越厉害,像就被压缩得越小,这样,从凸面镜中能观察到的范围也就越大。所以司机用的后视镜都是用凸面镜做成的,不过不象汤匙那样弯曲,因此从这种镜子中看到的东西不会过分走样。

两千多年前,我国古代劳劝人民在制造镜面较小的铜镜的时候,有意把镜面造得凸一些,以便能照出人的整个面庞。两千多年前的古人,能够根据镜子的大小来决定镜子的曲度,这说明他们已经懂得凸面镜成像的原理。真是了不起!

二、刮脸用的是什么镜

凹面镜需要到商店里去买。在商店里有一种两面都能照人的圆镜,售货员叫它“刮脸镜”,它的一面是平面镜,而另一面就是一个凹面镜。

  利用刮脸镜可以做这样一个实验:把凹面镜放在桌子上,面对着窗户,在镜子的斜前方放一张大卡片。调节这张卡片和镜子之间的相对位置,你能在卡片上看到那扇窗户的清晰的像。但是,这个像是倒过来的。为了证明这一点,你可以在窗台上放一件东西,在卡片上找到它成的像,就可以发现,它是倒的。                

  顺便说一下,商店里卖的刮脸镜并不是每一面都能做得成这个实验。所以,你去买这种镜子的时候,需要带一张卡片,照上面说的方法试一下,才可能挑出合格的镜子。

  现代大型的反射式天文望远镜,就是按照这个实验的原理制成的。世界上最大的反射望远镜,它的四面镜直径长达六米。巨大的反射面把遥远星体发来的微弱的光聚集起来,形成一个比较亮的像。把照相底板放在成像的位置上,就可以把那些暗淡的恒星的像照下来。人们利用这种天文望远镜已经看到距地球一百亿光年远的恒星(一光年就是光一年走过的距离)。

  利用凹面镜还可以收集太阳光。由太阳射来的平行光,经过凹面镜反射后便聚成一点,这一点叫凹面镜的焦点。把一片纸放在焦点上,一会儿就会燃烧起来。公元前四世纪,我国就有用凹面镜取火的记载。古书《考工记》把凹面镜叫做“阳燧〔suì〕”——利用太阳取火的器具。这是世界上直接利用太阳能的最早记载。

  凹面镜的直径越大,它所收集的太阳光就越多,一个直径十米的凹面镜所会聚的阳光,就能用来烧水发电;更大的凹面镜所产生的高温,甚至可以直接熔炼金属。