DSE 物理 · 光學 · 反射與虛像

平面鏡反射光線圖

透過互動模擬深入理解平面鏡反射的反射定律和虛像形成原理

🎯 實驗目標

透過互動模擬，觀察平面鏡如何形成虛像，並理解反射定律（入射角等於反射角）。探索物體位置、眼睛位置與光線路徑之間的關係，加深對光學反射原理的理解。

📝 實驗步驟

1️⃣

設定初始位置

觀察預設的物體和眼睛位置

2️⃣

拖動物體

用滑鼠拖動橙色箭頭改變位置

3️⃣

調整視角

拖動眼睛圖示改變觀察角度

4️⃣

啟用輔助線

勾選選項顯示距離和角度

平面鏡反射模擬

📊 圖例說明
來自頂部的光線
來自底部的光線
虛擬延伸線

橙色箭頭 = 物體

眼睛圖示 = 觀察者

虛線箭頭 = 虛像

💡 操作方式：拖動橙色箭頭（物體）或藍色眼睛（觀察者）來改變位置，觀察光線路徑和虛像位置的變化

啟用後可看到物體到鏡面、鏡面到虛像的距離標註

啟用後顯示入射角(i)、反射角(r)和法線，驗證反射定律

👀 觀察重點

1️⃣

虛像位置對稱

虛像（紅色虛線箭頭）永遠與物體對稱於鏡面，物距等於像距

2️⃣

反射定律驗證

啟用「顯示角度」選項，觀察入射角(i)始終等於反射角(r)

3️⃣

光線追蹤路徑

綠色和紫色光線從物體發出，經鏡面反射後進入眼睛

💡 概念理解

🔍 為什麼是虛像？

虛像是由反射光線的延伸線相交形成的，並非實際光線匯聚。虛像無法投射在屏幕上，但可以被眼睛看見。

📏 像距等於物距

由於平面鏡的對稱性，虛像到鏡面的距離（像距）永遠等於物體到鏡面的距離（物距），形成完美對稱。

⚖️ 反射定律

入射角(i)等於反射角(r)，且入射光線、反射光線和法線都在同一平面上。這是光的反射基本定律。

👁️ 視覺原理

人眼看到的影像是光線進入瞳孔後在視網膜成像。大腦會沿著光線的反向延伸，誤以為光來自鏡後的虛像位置。

📚 DSE 考試重點

1️⃣

平面鏡成像的五大性質：虛像（Virtual）、正立（Erect）、等大（Same size）、橫向倒置（Laterally inverted）、像距等於物距（u = v，單位：米 m 或厘米 cm）

💡 DSE 標準：距離的 SI 基本單位是米(m)，日常可用 cm (= 0.01 m)

2️⃣

反射定律：入射角 (i) 等於反射角 (r)，且入射光線、反射光線和法線都在同一平面上。法線垂直於反射面。

💡 所有光滑表面的反射都遵守此定律

3️⃣

光線追蹤法：要畫出虛像位置，可以：(1) 從物體頂端畫光線到鏡面 (2) 畫反射光線進入眼睛 (3) 將反射光線向後延伸（虛線）(4) 延伸線的交點即為虛像位置

💡 考試常見題型：作圖題

4️⃣

虛像與實像的區別：虛像無法投射在屏幕上，只能透過眼睛觀察；實像則可以投射在屏幕上。平面鏡只能形成虛像，凹面鏡和凸透鏡可形成實像。

💡 虛像是由光線的延伸線形成，並非實際光線匯聚