109年:眼光概要(1)

一個人站在平面鏡之前,此平面鏡只有此人身高的一半並垂直置於地上,有關此人在平面鏡之成像的敘述,下列何者錯誤?

A為原來身高的一半大小
B位於鏡後,其與鏡面之距離等於物體與鏡面之距離
C為正立
D為虛像

詳細解析

本題觀念:

本題考查平面鏡(plane mirror)的成像特性,以及一個重要的物理結論:要看到自己的全身像,鏡子的最小高度只需身高的一半。本題為反向題,問「何者錯誤」。

選項分析

(A) 為原來身高的一半大小 ❌ 錯誤陳述(本題答案)。平面鏡的成像大小永遠等於物體實際大小,與鏡子尺寸無關。一個只有你身高一半的鏡子,仍然產生與你等高(1:1)的虛像。鏡子大小影響的是你「能看到像的哪些部分」,而非像的實際大小。

(B) 位於鏡後,其與鏡面之距離等於物體與鏡面之距離 ✅ 正確陳述。平面鏡成虛像,像位於鏡面後方,且像距 = 物距(像與鏡面的距離等於物與鏡面的距離)。

(C) 為正立 ✅ 正確陳述。平面鏡所成的像為正立(erect)虛像,上下不翻轉(僅左右互換,即側向倒置 lateral inversion)。

(D) 為虛像 ✅ 正確陳述。平面鏡所成的像恆為虛像(virtual image),光線並不真正交匯於像點,無法投影在屏幕上。

答案解析

正確答案為 (A)(即錯誤的陳述)。

關鍵物理原理:半身鏡仍能看到全身像

這是平面鏡的著名物理結論:看到全身像所需的鏡子最小高度 = 身高的一半,且與站立距離無關。

幾何推導:

設身高為 HH,眼睛位於距頭頂 aa、距腳底 bb 的位置

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