竹林風(fēng)
“魔鏡,魔鏡,誰(shuí)是世界上最美麗的人?”一大早,《白雪公主》里的黑心皇后就對(duì)著鏡子呢喃。對(duì)于愛(ài)美的皇后來(lái)說(shuō),她是離不開(kāi)鏡子了。當(dāng)然,我們也同樣離不開(kāi)鏡子。
鏡子無(wú)處不在,生活中不可或缺。梳妝打扮需要照鏡子,試穿衣服需要照鏡子,想看到自己的后背更要照鏡子……愛(ài)美之心人皆有之,你是不是也很愛(ài)照鏡子呢?是不是天天都照鏡子呢?但即便你天天照鏡子,十分熟悉鏡子,它有些秘密你可能還不知道。
瞧一瞧鏡中的你
早晨,你站在浴室鏡前洗漱。抬頭看了看鏡中的自己,你發(fā)現(xiàn)鏡中的你和自己左右相反,左手拿水杯變成了右手拿水杯,右手拿牙刷變成了左手拿牙刷……不過(guò),你不要驚慌,這是因?yàn)殓R中的你和鏡外的你關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)。
人能從鏡中看到某物體的像,是因?yàn)槲矬w發(fā)出或反射的光經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入人的眼睛。平面鏡中的像是由光的反射光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚成的。如下圖所示,物體S在鏡中的像S′并不是實(shí)際光線會(huì)聚形成的,而是由反射光線的反向延長(zhǎng)線相交形成的,是虛像。虛像只能用眼睛看到,無(wú)法用光屏承接。
人照鏡子也是同樣的原理。當(dāng)我們站在鏡子前面時(shí),由于鏡面對(duì)光的反射,我們能看到鏡中自己的像。
像和物體關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng),無(wú)論物體與平面鏡的距離如何變化,它在平面鏡中所成的像的大小始終不變,與物體的大小一樣。像的大小與物體到平面鏡的距離無(wú)關(guān),我們平常說(shuō)的“遠(yuǎn)小近大”只是人的視覺(jué)造成的錯(cuò)覺(jué)。
后退,不能看到更多
繼續(xù)仔細(xì)看,你發(fā)現(xiàn)自己緊靠洗臉盆而立,能夠看到自己的上半身,但往下看,你從鏡中最多只能看到自己的膝蓋。此時(shí),你突然想從鏡中看到更多的自己,所以你嘗試后退。
現(xiàn)在,你開(kāi)始后退,離鏡子遠(yuǎn)一點(diǎn)。在你后退時(shí),你驚訝地發(fā)現(xiàn)——看到的部位與之前完全相同。這是怎么回事?在商場(chǎng)試穿衣服時(shí),退后一些,明明可以看到更多的自己。你疑惑地在鏡子前反復(fù)實(shí)驗(yàn)好幾次,但始終沒(méi)有看到更多部位。
親身體驗(yàn)之后,你知道后退不能使你看到更多,但你沒(méi)想明白為什么。其實(shí)你只要把后退前后照鏡子的簡(jiǎn)圖畫(huà)出來(lái),就明白了。
假設(shè)你的眼睛高出鏡子的底邊30厘米。如果你站直了,這意味著你可以從鏡中看到最下的身體部位,是距離鏡子底邊30厘米處的部位,這是因?yàn)楣饩€以同一個(gè)角度反射回來(lái)。當(dāng)你后退時(shí),你的眼睛仍然高出鏡子底邊30厘米,這是不會(huì)變的。因此,你后退幾步,從鏡中看到的最下方部位還是自己的膝蓋。也就是說(shuō),如果你想從鏡中看到膝蓋以下的部位,比如腳,那么你需要增加眼睛到鏡子底邊的垂直高度,你可以踮起腳尖,也可以踩在凳子上,還可以跳起來(lái),等等。
想看全身,鏡子得夠長(zhǎng)
經(jīng)過(guò)一番努力,你終于看到自己的腳了,但卻看不到上半身了。如果想從鏡中看到自己的全身,有什么辦法嗎?辦法當(dāng)然有,那就是換一面長(zhǎng)一些的鏡子。
于是,你立馬跑進(jìn)房間照起了穿衣鏡。站在穿衣鏡前,你終于可以看到自己的全身了??墒牵R子的長(zhǎng)度和身高又有什么關(guān)系呢?如果一個(gè)人想看到自己的全身像,鏡子至少要多長(zhǎng)呢?
想從鏡中看到自己的全身像,需要滿足的條件是:從人的頭頂和腳反射出的光線,經(jīng)鏡面反射后都能進(jìn)入人的眼睛,即人像的上、下兩端與眼睛的連線必須都穿過(guò)鏡子。如圖所示,AB表示人的全身,C點(diǎn)表示眼睛。根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn),可以畫(huà)出鏡中的人像A′B′。將A′點(diǎn)和C點(diǎn),B′點(diǎn)和C點(diǎn)分別用直線連接起來(lái),則EF就是鏡子至少應(yīng)具有的長(zhǎng)度。
因?yàn)椤鰽′AC和△A′DE的對(duì)應(yīng)角相等,所以兩個(gè)三角形對(duì)應(yīng)邊成比例。因?yàn)閷?duì)稱(chēng),所以有A'D/A'A=A'E/A'C=1/2。同樣的,△CEF和△CA′B′的對(duì)應(yīng)角相等,所以它們的對(duì)應(yīng)邊也成比例,即EF/A'B'=CE/CA'=1/2。
也就是說(shuō),人想從鏡中看到自己的全身像,鏡長(zhǎng)至少等于身高的一半。如果你的身高是120厘米,那么鏡子至少要有60厘米長(zhǎng)。但要注意的是,當(dāng)鏡長(zhǎng)等于身高的一半時(shí),人要想看到自己的全身像,對(duì)鏡子懸掛的高度還有要求,即鏡子的上端必須與人像的頭頂和眼睛連線的中點(diǎn)等高,也就是齊平人的頭頂與眼睛的中點(diǎn)位置。
考考你
一只愛(ài)美的小貓正在平面鏡前欣賞自己的全身像,此時(shí)它看到的全身像應(yīng)該是右邊的哪一個(gè)?(? ?)
數(shù)學(xué)大王·中高年級(jí)2019年5期