这道题全题应该是这样的:
在充满水的容器底部放一平面反射镜,人在水面上正视镜子看自己的像,若眼睛高出水面h1=5cm,水深h2=8cm,求眼睛的像与眼睛相距多远?像的大小如何?设水的折射率为n'=4/3
1、三个公式:
单球面折射公式 n/s+n'/s'=(n'-n)/r 单球面反射公式 1/s+1/s'=-2/r
还有个就是放大率为 V=-ns'/n's
其中s为物距(物到球面的距离为|s|),s'为像距(像到球面的距离为|s'|),|r|为球面的半径。
为什么加绝对值,是因为在这里规定:若是实物s取正,实像s'取正,虚物s取负,虚像s'取负
入射光线在球外r取正,入射光线在球内r取负。
n为入光线所在介质折射率,n'为出射光线所在介质折射率
本题中|r|为无穷大,所以公式化简为 n/s+n'/s'=0 1/s+1/s'=0。
2、解:
两个面可以看作半径无穷大的圆,r=∞
第一次成像:O点处实物在第一个单球面处折射形成A点处虚像
n/s1+n'/s1'=0 其中s1=h1=5cm,解得s1'=-20/3cm
第二次成像:A点处实物在第二个单球面处反射形成B点处虚像
1/s2+1/s2'=0 其中s2=-s1'+h2=cm,解得s2'=-44/3cm
第三次成像:B点处实物在第一个单球面处反射形成C点处虚像
n'/s3+n/s3'=0 其中s3=s2-s2'-(-s1')=68/3cm,解得s3'=-17cm
人的眼睛所看到的像就该是C处的像
眼睛与眼睛的像距离为x=h1-s3'=22cm(若题设中n'取1.33,则x≈22.03cm)
放大率V=(-ns1'/n's1)(-n's2'/n's2)(-n's3'/ns3)=1*1*1=1
所以看到的像一定是等大正立的像
想了解更详细的话可以去看《光学》郭永康著
这道题好像就是里面的一道原题,原书中只有一个22.03cm的答案没有过程,不过解这道题所用到的光学知识却是可以在里面学习的。
本人才学光学没多久,把平面看成半径无限大的圆也是我想了好会儿才想出来的。就当加深了对几何光学的理解吧。