其实镜子成像不会左右翻转,而是前后翻转,更不是什么上下颠倒。镜子没有左右反转是不是听起来有点惊讶!我们下面分析下这个问题。
为什么是前后反转,而不是左右反转
镜子反射光线的时候反射角等于入射角。对于一个站在镜子前面的三维物体,在镜子后面会呈现出物体的图像,把这个图像和我们实际的物体相比,右侧仍然在右侧,左侧仍然在左侧,顶部仍然在顶部,底部仍然在底部,但是前面被翻转到了后面,后面被翻转到了前面。通过追踪物体上的一些重要点上的光线,并观察它们在镜像中的位置,很容易看到这一点。下图就显示了成像与实体的对比,证实了镜子只是前后翻转。
在镜子前有一个彩色的盒子。将一些具有代表性的光线从镜子上的反射点反射出来,可以发现镜子里的像保持了两边的位置,但前后位置互换了。如果镜子真的是左右翻转的话,那么盒子的绿色和蓝色部分就会在镜像中交换,而事实显然并非如此。
但是我们为什么会看到镜子中的字会左右反转呢?有时我们看到的字是左右反转的,但在镜子里一成像,顺序就对了;有时我们看到的字顺序正确,但镜子里又反转了!这是怎么回事?
这是不是表明镜子从左向右反转了?不是的。事实上,看上图,如果我们以这个角度看,也就是从书页的背面看“相对论”这个词并没有从左向右翻,或者以任何方式翻转。如果我们从正面看书页呢?
字就发生了反转,这只是我们以不同角度看“相对论”这三个字的结果,而不是镜子成像反转的结果,其实镜子成像一直没有变。改变的是我们看字的角度。
如果你拿着一个单词对着镜子,这样你就可以同时看到这个单词和它在镜子里的图像,你会发现字母读的方向是相同的,因此没有左右翻转。下图就更清晰地展现了这种效果。
把一个单词举起来对着镜子,这清楚地表明镜子不是从左到右翻转,而是从前到后翻转。左边都有字母“R”,右边都是"D"。还要注意,在字母“E”上,我们可以看到“前面”这个单词,但在镜像字母“E”上,我们读的是“后面”这个单词。这表明镜像是前后颠倒的。
其实这个现象很简单,你拿一页纸,在上面写几个字,从纸的背面看到的字就是镜子中成的像,但镜子中的像却发生了前后反转。
那为什么生活中我们总是认为镜子在左右反转呢?因为我们看的都是物体的表面,而不会从物体的内部向外看,就像上图那样,我们从单词后面往前看,就可以看着单词和镜子里的成像并没有左右反转。生活中字一般都被写在不透明的物体上,如果我们走到它后面,就看不见任何东西。
至于为什么并不会上下颠倒,这个很好理解,因为光线总是沿着最近的路线传播,总不会故意走远路吧!还有如果我们把镜子放到头顶,那成像就会上下颠倒,这是因为,你的头这个时候,离镜子最近,脚离镜子最远。