平面镜成像可视化
平面镜参数
物体位置
光线追踪选项
平面镜属性
平面镜成像公式
操作说明
- 调节物体距离和高度，观察像的变化
- 开启光线追踪，可视化光路和虚像形成
- 移动眼睛位置，探索视场范围
- 观察反射光线如何从镜后虚像发出
- 注意对称性：物体和像距离镜面相等
什么是平面镜成像？
平面镜成像基于反射定律：当光线照射到平面镜时，反射角等于入射角。平面镜形成的像始终是虚像（不能在屏幕上投影）、正立的，并且与物体大小相同。像看起来位于镜后，与物体在镜前的距离相等。
虚像的形成
虚像是由光线看起来从镜后某点发散而形成的。与实像不同，虚像不能投影到屏幕上，因为没有光线真正经过像的位置。在平面镜中，反射光线看起来来自镜后与物体在镜前距离相等的点。我们的大脑将这些光线反向追踪，并在该位置感知到像。
对称性原理
平面镜产生完全对称的像。物体上的每个点在像上都有一个对应的点，该点距离镜面相等但在镜面的另一侧。这种对称性意味着：(1) 像距(d_i)的大小等于物距(d_o)，(2) 像高(h_i)等于物高(h_o)，(3) 左右颠倒（横向反转），(4) 像始终是正立的。这种对称性解释了为什么文字在镜子中看起来是反的。
光线追踪规则
要定位平面镜形成的像，我们可以从物体点追踪任意两条光线：(1) 垂直于镜面的光线沿原路径反射回来，(2) 以任意角度入射的光线反射使得入射角等于反射角。当这些反射光线向后延长（显示为虚线）时，它们在像的位置相交。这个交点就是虚像出现的位置。反射定律（θ_i = θ_r）是所有镜面系统的基础。
视场范围
平面镜中的视场是观察者能够看到像的区域。它取决于：(1) 镜子的大小，(2) 观察者与镜子的距离，(3) 物体的位置。要在平面镜中看到物体的完整像，镜子的高度至少需要是物体高度的一半。这就是为什么穿衣镜需要至少是你身高的一半才能看到你的全身像。视场可以通过从像到观察者眼睛绘制光线来可视化。
实际应用
平面镜在日常生活和技术中无处不在。穿衣镜和浴室镜子让我们看到自己进行整理。潜水艇中的潜望镜使用两个平面镜看到水面上的情况。万花筒使用多个平面镜创建对称图案。光学仪器通常包含平面镜来重定向光路。汽车后视镜帮助司机看到后面。太阳能发电厂的太阳能镜使用平面或微弯镜面阵列聚集阳光。理解平面镜成像是几何光学的基础，也是设计更复杂光学系统的基础。
横向反转
平面镜的一个有趣特性是横向反转：左右被交换了。当你举起左手时，镜子里的像看起来像是举右手。这是因为镜子反转了垂直于其表面的坐标系。然而，上下并没有反转 - 物体的顶部在像中仍然在顶部。这种选择性反转是对称成像性质的直接结果。理解横向反转解释了为什么文字在镜子中看起来是反的，以及为什么救护车标志有时会反向打印以便在后视镜中正确阅读。