평면거울: 특별하고 불변적인 사례

1 · 예측

일반적인 평면 거울은 거울 이미징의 일상적인 사례입니다. 평면거울에서 물체를 더 멀리 이동시키면 가상 이미지의 크기가 변합니까?

• 물체가 멀어질수록 이미지가 줄어듭니다.
• 아니요. 평면 거울의 이미지는 거리에 관계없이 항상 물체와 크기가 동일합니다(배율은 정확히 1).
• 물체가 멀어질수록 이미지가 커집니다.

2 · 설정

1. plane-mirror 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다.
2. 상 거리 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대한 개체 거리를 설정하고 이미지 거리를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 상 거리 d_i(y축)를 물체 거리 d_o(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지나며 기울기가 −1입니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행으로 d_i = −d_o를 정확하게 확인합니다(평면 거울은 거울 방정식의 f → 무한계입니다). 표와 비교해 보세요.
2. 왜 평면거울의 상은 항상 거울 앞에 있는 물체만큼 거울 뒤에 정확하게 위치하며, 배율은 항상 정확히 1인 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 평면거울은 초점거리가 무한대인 곡면거울로 생각할 수 있습니다(완전히 평평함 = 곡률 0). f → ∞인 1/f = 1/d_o + 1/d_i를 이용해, 이것이 왜 정확히 d_i = −d_o를 강제하는지 설명하세요.
2. 평면 거울을 향해 걸어가면 이미지가 같은 속도로 사용자를 향해 걸어갑니다. 이미지 거리는 항상 거울 표면에서 자신의 거리와 정확히 일치합니다. 왜 이것이 평면거울을 곡면거울이나 렌즈에 비해 독특하게 단순하게 만드는가?

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