Question

在地質(zhì)考察中發(fā)現(xiàn)一個溶洞，洞內(nèi)有一塊立于水中的礁石,如圖14-1-14所示.為了能在洞外對礁石進行觀察，必須用燈光對它照明.若利用水面反射來照明，則燈應放在什么位置才有可能照亮全部礁石？

圖14-1-14

Answer 1

根據(jù)光路可逆原理，只要在洞外能觀察到AB完整像的范圍內(nèi)打燈光，就能照亮全部礁石.而能觀察到完整像的范圍應當是像A′B′和溶洞及其倒影組成的相關光錐內(nèi)，即下圖中的陰影部分.值得指出的是這里不是以“鏡”為界，而是以“屏障”為界構成光錐.

（1）由反射定律知道，物點到平面鏡的入射光束經(jīng)鏡面反射后的出射光束是發(fā)散光束，形成虛像.物與像關于鏡面對稱，物體通過平面鏡成等大的、正立的虛像.利用平面鏡成像特點，可以先用對稱性找到虛像，然后再補畫必要的入射光線和反射光線.
(2)平面鏡成的像有一定的觀察范圍，點光源S發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射形成虛像S′,S′對人眼來說是一個新的點光源.但這個“點光源”與真正的點光源是有區(qū)別的,真正的點光源發(fā)出的光在空間任何范圍都能接收到，而S′“發(fā)出”的光僅在反射光范圍內(nèi)才能接收到.好像是房間中的“光源”，S′發(fā)出的光只能通過平面鏡這個“窗口”射出，人眼只能通過平面鏡這個“窗口”才能看到房間中的“點光源”S′.在確定觀察范圍時，應先確定反射光線的邊界線.