科学实验：镜子里的「另一个我」——平面镜成像与光的反射
一、先想一个每天都遇到却说不清的问题
照镜子的时候，你有没有注意过：镜子里的你，离镜面有多远？伸出手去摸镜子，镜中的手也伸出手——两只手在镜面上"碰上"了。可是如果你后退一步，镜中的你也会后退一步，看上去还是离镜面一样远。
这个现象背后有两条规律：一是光的反射定律，二是平面镜成像的特点。把这两条弄懂，你不但能解释照镜子，还能自己做出一个潜望镜。
二、知识点讲解：光的反射定律
光在同种均匀介质中沿直线传播，遇到界面就会被反射回来。反射有几个规矩，一定要按顺序记牢：
- 法线：垂直于镜面的一条假想直线，画反射光路图时必须先画它，用虚线表示。
- 三线共面：入射光线、反射光线、法线在同一平面内。
- 两线分居：入射光线和反射光线分居法线两侧。
- 反射角等于入射角：这是反射定律的核心。注意是"反射角等于入射角"，角度都是从光线与法线的夹角量起的，不是与镜面的夹角。
反射分两种：镜面反射（光滑表面，反射光集中朝一个方向，比如平面镜、平静水面）和漫反射（粗糙表面，反射光射向各个方向，比如白纸、墙壁、黑板）。我们能看见不发光的物体，靠的就是漫反射；黑板用久了变得"反光"，前排同学看不清字，就是部分漫反射变成了镜面反射。
三、实验一：用两支笔量出像距
实验材料：一块玻璃板（比普通镜子更好用，因为它半透明，能同时看到前面的笔和后面的笔）、两支完全相同的笔、白纸、直尺、铅笔。没有玻璃板也可以用一小块平面镜加支架代替。
实验步骤：
- 把白纸平铺在桌上，用直尺在纸中间画一条直线作为镜子位置的标记线。
- 把玻璃板竖直立在标记线上，注意必须竖直，歪了实验一定会失败。
- 把第一支笔放在玻璃板前面约8厘米的位置，记为A。
- 把第二支笔拿到玻璃板后面慢慢移动，同时从玻璃板前方多个角度观察，直到从各个角度看上去第二支笔和第一支笔的像完全重合，好像"两支笔重合在一起"。
- 在纸上记录此时A笔和B笔的位置，撤走玻璃板和笔，用直尺量出A到标记线的距离（物距）和B到标记线的距离（像距）。
- 改变A笔的位置（比如12厘米、15厘米），重复三次。
实验现象：每一次测量，像距都等于物距；像和物大小相同；像与物的连线与镜面垂直；把白纸（光屏）放在玻璃板后面，纸上承接不到像。
实验结论：平面镜成正立、等大的虚像，像与物关于镜面对称，像距等于物距。"虚像"的意思是光并没有真的在那里会聚，只是反射光的反向延长线交于那一点，所以光屏接不到。
为什么用两支完全相同的笔？因为要比较像与物的大小是否相等，两支笔一样大，重合时才能说明"像和物等大"。这就是实验中"控制变量"的思路。
四、实验二：做一个潜望镜，让光"拐弯"
潜望镜的原理就是两次反射：光从上方窗口射入，遇到第一块成45度的镜子被反射成水平方向，再遇到第二块成45度的镜子被反射成竖直方向进入眼睛。因为在两块镜面上各反射一次，所以看到的像是正的。
制作材料：牛奶盒或硬纸筒、两块小镜子（也可以用反光的硬卡片）、量角器、剪刀、胶带、尺子。
步骤：
- 在纸筒的上部和下部分别开一个窗口，两个窗口一个朝前、一个朝后。
- 让两块镜片都与纸筒的轴线成45度角，镜面相对，从上窗口射入的光能经过两次反射从下窗口射出。
- 用胶带固定镜片，眼睛贴在下窗口向前看，你会发现能越过障碍物看到前方。
小技巧：45度不好目测，可以先用笔在纸筒上画出一条与轴线成45度的线（用三角板或量角器），再让镜片边缘对齐这条线。
五、生活里的反射现象
- 汽车后视镜：镜面上常印着一行小字"物体在镜中看起来比实际距离远"，因为凸面镜视野大但会把像缩小。
- 水面倒影：平静的水面相当于平面镜，所以"倒影"其实是虚像。
- 激光打靶：让激光命中靶心，靠的就是反射角等于入射角——把入射角调成45度，反射光也会走45度。
- 夜间防眩目后视镜：拨动后视镜下方的小扳手，镜面角度微调，让后面车灯的反射光偏离眼睛。
- 万花筒：三块成角度的镜片多次反射，几片彩纸就能变出无穷图案。
六、练习
- 一束光以与镜面成30度的方向射向平面镜，则反射角是多少度？
- 小明站在距离平面镜2米处，他向前走0.5米，他与镜中自己的像距离变成多少米？他的像大小如何变化？
- 为什么用玻璃板代替平面镜做"探究平面镜成像特点"的实验更好？
参考答案：
- 入射光线与镜面成30度，则入射光线与法线成60度，所以入射角是60度，反射角也是60度。这里最容易错的就是把"与镜面的夹角"当成入射角。
- 他与镜面距离变为1.5米，像距也等于1.5米，所以看到镜中的自己距离他3米；像的大小不变，仍是等大的正立虚像（人在镜中看起来变小，是视角变化造成的错觉）。
- 玻璃板既能反射成像，又能透光看到后面的物体，便于确定像的位置并比较像与物的大小；普通平面镜不透明，无法看到后面的物体。