“对称”等同于“正立”吗.docx

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1、“对称”等同于“正立”吗湖边的树木、宝塔，横跨在河面上的拱桥倒映在水中会形成倒影，形象、直观地展示了自然与物理的对称之美。倒影其实不是影，是光经过水面（相当于平面镜）反射后形成的等大的虚像。倒影究竟是正立的还是倒立的？传统的观点认为，平面镜所成的像和物关于镜面对称，因而平面镜所成的像一定是“正立”的。同样道理，倒影和物体关于镜面对称，因而倒影其实是“正立”的。对此，笔者表示理解但不敢苟同。理由之一：现行物理教材中无论是人教版还是苏科版，在描述平面镜成像特点时均未提及“正立”二字，而是用“像和物关于镜面对称”来进行概括。能不能就此认为平面镜所成的像是“正立”的呢，“对称”是否等同于“正立”？理由

2、之二：物体在水平放置的平面镜中所成的像（倒影）和物体关于水平面对称，此时左右位置关系不改变、上下位置关系相反；物体在竖直放置的平面镜中所成的像和物体关于竖直面对称（照镜子），此时上下位置关系不改变，左右位置关系相反；这两种情况，像和物都关于镜面“对称”，但具体位置关系明显不同，能否认为这两次成的像都是“正立”的呢，像的“倒正”该如何判断？照镜子众所周知，小孔成像属于光的直线传播现象，像相对于物体而言是“倒立”的实像；凸透镜成像属于光的折射现象，实像相对于物体而言是“倒立”的、虚像相对于物体而言是“正立”的。在这两种光现象中，判断像的“倒正”时均采取以“物体”而非“地面”作参照。在平面镜成像现象

3、中，判断像的“倒正”同样不能以地面作参照，这已是没有争议的共识；那是否就应该以“镜面”为参照呢？若以镜面为参照，像和物都关于镜面“对称”，这同样是没有争议的共识。问题是像相对于“物体”而言，一定是“正立”的吗？让我们一起来比较一下两种潜望镜的区别，“普通潜望镜”（图见教材），两个平面镜相互平行，通过该潜望镜所成的像相对于物体而言是“正立”等大的虚像；若将“普通潜望镜”下方的平面镜和镜筒旋转180度，则两个平面镜延长线相互垂直（类似于角反射器），我们暂且称之为“后视潜望镜”，通过该潜望镜所成的像相对于物体而言则是“倒立”等大的虚像。实验、作图均能证明以上结论是正确的，你能说平面镜成像一定是“正立

4、”的吗？普通潜望镜成“正立”等大的虚像后视潜望镜成“倒立”等大的虚像有一种观点认为，潜望镜成像属于二次成像问题，单个平面镜成像一定是“正立”的。我们姑且认同这一观点，那两个都成“正立”的像的平面镜组成两种潜望镜，为何一种情况出现“正立”而另一种情况出现“倒立”的像呢？用平面镜成“正立”的像这种观点根本无法解释上述现象，但用“对称的观点则不难理解。透过盛水的圆柱体玻璃杯不能看到哪个现象还有一种观点认为：小孔成像和凸透镜成实像时，像和物不仅上下颠倒，左右也颠倒，故可认为像是“倒立”的；平面镜成像时，在竖直镜面中像相对于物仅仅左右相反、在水平镜面中（倒影）像相对于物仅仅上下相反，即上下、左右位置关系

5、没有同时相反，故应该认为是“正立”的。笔者认为，该观点有待商榷。我们可以观察这样一个实验现象一一透过盛水的圆柱体玻璃杯看“鹦鹉图片”，我们会发现，像相对于物体而言，上下关系不改变（倒正、大小均不变），仅仅左右关系改变。具体地说虚像仅仅左右“正立”放大，实像仅仅左右“倒立”放大、缩小或等大，上下关系不仅大小未变、方向也未颠倒。你能认为此时所成的像均是“正立”的吗？显然，这种观点和凸透镜成像规律是矛盾的，因而也站不住脚。在这种情况下，该如何理解像的“倒正”呢？我们不妨这样来分析，由于盛水圆柱体玻璃杯不能完全等同于凸透镜，像和物的“上下”关系（包括大小、位置关系）未发生改变，而仅仅“左右”关系发生改

6、变，此时我们应该忽略次要因素（竖直方向）、抓住主要因素（水平方向）即像的“倒正”应针对水平方向而言，而不应该再教条的去套”上下，左右均颠倒”这一条条框框，这样理解，成像特点就完全符合凸透镜成像规律了。同样道理，平面镜成像时，像和物上下、左右关系没有同时颠倒，虽不能认为是“倒立”关系，但也不能就此就认定为“正立”，“对称”是最恰切、最准确的描述。如果非要讨论倒影的倒正问题，我们可以忽略次要方面（左右位置关系不变），抓住主要方面（上下位置关系相反），从这个角度上来理解，完全可以说倒影是倒立的虚像。追根溯源，平面镜成“正立”等大的虚像这一说法，出现在上世纪九十年代以前、人民教育出版社32开本统编教材上。时至今日，尽管很多学者、教师习惯沿用平面镜成“正立”等大的虚像这一说法，但并不代表这种说法是准确的。早在上世纪九十年代，人民教育出版社16开本统编教材已经去除了“正立”二字，而苏科版教材则明确用“对称”二字来准确描述平面镜成像特点。综上所述，平面镜所成的像和物关于镜面对称，但对称并不等于正立。关于光的直线传播、光的反射以及光的折射这三种光现象中成像的倒正判断问题，在光学教程中，也是有统一评判标准的，那就是像应该相对于物体而言，而不是相对于地面或镜面。