为什么镜子中的影象可以颠倒左右,却不能颠倒上下?

黎小鱼


可以呀 不信请看



末小士


平面镜成像左右相反,而上下不反是有科学道理的,我有一个办法,让大家立马就懂,有孩子上初中的建议看下,理解后平面镜成像就不会丢分。大家知道,平面镜成的像是与物体等大等距的虚像,物体与虚像关于平面镜对称,我打个比方,大家一下就能懂了,如果不考虑像距的话,你可以把平面镜想象成一张半透明的纸,物体是一张刚刚画完油墨未干的油画,你把半透明纸按到油画上,然后拿开,半透明纸上印的画就相当于平面镜成的像,这时如果你站在半透明纸的后方看(即半透明纸和油画原画在你的同一侧),半透明纸上印的画和油画原画是完全一致的,左右上下都一致,但我们实际照镜子时,并不是站在镜子(半透明纸)的后方看,而是站在镜子(半透明纸)的前面看,物体和像在观测者的前后两侧,相当于我们人绕180度到半透明纸的正面去看那幅印出来的油画,或者相当于你把那张半透明纸水平旋转180度来看,正是由于水平旋转180度(相当于左右轴对称调换了一下),所以我们看到的像是左右相反,而上下不反。这样理解后,如果考试有考到平面镜成像看时间、数字等题目,聪明的孩子就知道把试卷水平翻转180度,从背面看时间、数字就是答案了。我女儿就是这样教会的,希望能帮到大家。


王伟良wwl


这个问题乍一看是十分有趣,细想又不太好回答,深刻理解后又会豁然开朗。

本来写了上千字,后来觉得还是些简单点好。

第一、我们生活在三维空间,而镜面是2维。

第二、镜面成像原理是将垂直于镜面的轴向反向!即镜面只能颠倒“前后”“左右”“上下”三个轴向中的一个!

第三、三轴体系中,锁定一个轴向,另外2轴就会联动!

第四、我们习惯于锁定上下(万恶的万有引力)。

结合以上4点:

我们在镜面前,习惯于锁定了上下,镜面将“前后”交换,则“左右”跟着“前后”联动,于是“左右”也就交换了。

如果你还觉得绕,你可以想象如下实验:我们将骰子放在镜子前,将面向镜子的那面定义为“前”,背对镜子定义为“后”,现在你会发现无论指定另外4面中的哪一面为“上”,你都会得到左右”反了。这说明,不是镜子交换了“左右”,而是我们习惯于锁定“上下”加上镜面交换“前后”,让我们认为“左右”被交换了。

把一个三维坐标系放镜子前,你就能一眼看出,镜子其实只反了一个轴!所以,镜子仅仅只交换了一个轴,是我们的对于方向的定义把“左右”和被镜面反向的“前后”联动了!

总结,就是镜面反向+人为定义,导致了镜子不反“上下”,只反“前后左右”。真实的情况是,镜子只反一个方向!


HyPo


站在镜子前,你会发现T恤上的文字是相反的,头发偏向了另一边,曾经的左边变成了右边,反之亦然。当你举起左手时,镜像会把它的右手举起来。然而,上还是上,下还是下,就好像镜子知道左右反转,但不知道上下反转。

当然,情况并非如此。首先,这种选择性反转不是镜子的选择,镜子并不知道你的位置;相反,它只是简单的客观地反射光线。那么,为什么当反射光到达你眼睛里的光感受器时,你的镜像会从左到右颠倒呢。

简而言之,尽管左右两边在镜像中看起来是完全相反的,但实际上根本不是这样的。镜子既不颠倒左右,也不颠倒上下;相反,镜子只是以一种前后颠倒的方式做到这一点的,从前到后。换句话说,你的镜像在上下左右都没有被颠倒,而是沿着第三维度(镜子里外)倒转。

从科学和物理上讲,左和右都不是表示方向的方式,因为它们完全依赖于对象的方向。例如,我的左边和站在我前面的人的左边是不同的,左和右的方向是相对于一个人所面对的方向而言的,而向上和向下的方向则不是。因此,当镜子将一个人的图像前后颠倒时,左右参照点就会改变,就好像镜子把东西从左到右颠倒了一样,但是镜子前后颠倒的变化不会影响到向上和向下。

我们可以换另一种思考方式,用正确的方向来描述,北、南、东、西。站在镜子前,假设面向北方。用右手指向正东,镜像也会指向正东;用左手指向正西,你的倒影朝同一个方向,因为这两个方向都在平行于镜面的平面上。同样地,向上或向下指,你的倒影也会跟着做同样的动作。

但是,如果偏离镜子的平行平面,当你指向镜子(指向北方)时,镜像指向了完全相反的方向,即南方。因此,镜子不会左右颠倒,这与大多数人的想法相反;它是镜子前后颠倒的,镜像沿着垂直于镜子的轴反转。


科学闰土


在宇宙空间中,设有两个圆,两个圆的圆心重合,两个圆所在的平面相互垂直。把这两个圆所在的两个平面的交线作为z轴,过公共圆心,在圆1所在平面内作出x轴,在圆2所在平面内作出y轴,并使x、y、z轴相互垂直。在圆心位置放置一面平面镜,镜面垂直于x轴,在x轴与圆1的交点Xa处站一个人,面对镜子,人头指向为z轴的正向,人的右手指向y轴的正向,镜子中有一个人的像,像的位置在-Xa处。

在xy平面内作出一个圆3,圆3过Xa和-Xa两点。我们认为像与人左右颠倒,是我们假设那个人还有一个复制品,这个复制品沿圆3走到-Xa处,走动时,人头的指向始终为z轴的正向,人始终面对着圆心,这个复制品走到像的位置后,再与像比较,我们发现,人与像是左右颠倒的,复制人的右手已经由指向y轴的正向变化为指向y轴的负向。

如果我们让这个复制人沿圆1移动到-Xa处,移动过程中,复制人的右手始终指向y轴的正向,复制人始终面对着圆心,则这个复制人到达-Xa处后,就与镜子中的像上下颠倒,但左右却没有颠倒。

也就是说,在宇宙空间中,并不存在一个特殊的方向。人与像的关系既可以是左右颠倒的,也可以是上下颠倒的,究竟是左右颠倒还是上下颠倒,取决于你是如何进行比较的,即取决于你是如何让那个复制人移动到像的位置上的。


董加耕


其实是眼睛在作怪,人因为千百年来有两只眼睛左右平行,已在大脑中默认镜像中当然左右互换(即便只用一只眼),同理,如果人的眼是上下垂直,镜相中一定也是上下互换。可以作个试验,人侧躺床上手拿一镜子,让眼睛一上一下,你会发现镜子中的天花板在现实中的地板方向,镜子中的地板在现实中的天花板方向。


千骑169


拿一个十字架,标注abcd四个顶点,abcd对应的位置仍然在镜子中对应的a1,b1,c1,d1点,镜子中的a1并没有对应变成b1,也就是说,当你照镜子的时候,你看到镜子中的左手在动,实际是你右手在动,但并不代表,镜子中的是左手,是你的大闹站在自己的角度把它看成了左手,实际他还是右手。



平吉6


你面向右侧侧躺下来照镜子,然后把你的左手命名为"上手",右手命名为"下手",伸直你的"上手",你会发现镜子里的你伸的是"下手"。人脑将视觉信息结合重力感官和自身形象处理成这样而已。上下是重力参考,而左右是自身形象位置参考。如果人长得像个十字架,而十字架正中只长了一只眼,在太空中照镜子就没有上下左右的区别了,因为你分不清哪根是"左",哪根是"上"。说眼睛横着长的,闭上一只眼如何?


shedir


这个问题,原本属于中学物理的常识,似乎不成问题,但“颠倒左右”未必那么容易解释。

▲这张图是传说中的翻脸比翻书快。

本文尽量避开其实不难的几何光学。有道是,某人“翻脸比翻书快”,就这么简单。

先复习一下成像原理

这部分内容,大家可浏览一下,总的概念:

虚像总是正立的,而且是绝不存在的;

实像总是倒立的,而且是实实在在的。

——这就解答了虚像不可能倒立,若还不明白,下文有详细解释。重点是左右颠倒。



成像原理

①物体的光经反射/折射,收敛为倒立的实像,实像是实际光线交点,可留在光屏。

②物体的光经反射/折射,发散为正立的虚像,虚像是光线反向延长交点,不可留在光屏。

③虚像入眼的光线不是来自虚像,而是反射光或折射光,人们误以为以为从虚像发出。

成像位置:

①实像,在反射成像中,物与像在镜面同侧,但在折射成像中,物与像处于透镜异侧。

②虚像,在反射成像中,物与像在镜面异侧,但在折射成像中,物与像处于透镜同侧。

成像规律:

其1,当u

其2,凸透镜与凹面镜成像规律相同(物距u像距v焦距f):①照相机u>2f,有倒立缩小的实像f2f, ④放大镜:u

左右颠倒,取决于轴对称与参照系

这里有三个研究对象:

①实体人、②镜中人、③眼中人。

如果把实体人作为参照系的依据,那么实体人的右手,对应镜中人的左手。反之,如果镜中人作为参照系的依据,那么结论恰好相反。

事实上,镜中人并不存在(因为无光刺激发生),而是镜面反射光在实体人的视觉上的光学效应,即反射光电磁波对视网膜的刺激效果。

在室内灯光的照射下,实体人右手的反射光,照射到镜面上,再被镜面反射到视网膜。

视网膜的眼中人,其实是实像 (因为发生了光刺激),往返对折了180度,即实体人与眼中人,构成了面对面的轴对称。


轴对称,好比翻书,是翻折对称,也叫左右反向对称。纵轴是旋转轴,当然不会上下颠倒。

请注意,翻页之前的那一页在右边,翻页之后的那一页在左边。翻折了180度,右变成左。

镜像对称,也是轴对称。设想,您贴着镜面,以自身左侧边沿为纵轴,把自己翻页过来,原来的右手就成了左手,与镜中人的一样。

再来看水面的倒影,还是轴对称的成像原理。



此时的纵轴是横着的,照片中的山脚与湖畔沿线,是平面镜成像的对称轴。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。


物理新视野


镜子里的像,没有左右颠倒,更没可能上下颠倒。假设直接错误,误导大家。

首先镜子没有把左边的像,呈现到右边,右边的像呈现到左边。真正能做到这一点的,是照相机的镜头,那是实像,实实在在能印出来的,洗出来的相片。

其次,镜子要实现左右颠倒而单单没上下颠倒,这个世界很难,需要一个狭长的缝隙成像,不过这也是实像,而不是镜子的虚像。

再次,之所以镜子有左右颠倒的假象,那是人把自己作为了判断标准,“我的左手在右边”,错误,你的左手在左边,在镜子的左边,镜子里的你不是你。里外不分,判断标准不分,导致左右不分的假象错觉!

举个例子,特战队员要狙杀敌人,两人现在直角墙体的外侧,需要一面镜子来观察敌人情况。他看到敌人,一只手举枪,是左手,你能判断实际情况是右手吗?你死定了!


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