凹面鏡與凸面鏡

「凹面鏡與凸面鏡」是一個 3D 幾何光學實驗台，讓學生探索球面反射與成像。發光的物體蠟燭置於反射鏡前，鏡面可在會聚（凹面鏡，正焦距）與發散（凸面鏡，負焦距）之間切換。三條不同顏色的主光線從燭焰射向鏡面並反射到空間中，每當光線發散時，鏡後便會顯示半透明的虛光線延伸線。即時讀數會根據面鏡公式 1/f = 1/d_o + 1/d_i 計算像距 d_i、線性放大率 M = -d_i / d_o 以及像的分類。

• 在凹面鏡模式下，將蠟燭置於曲率中心 C 以外（d_o 大於 2f），觀察在 F 與 C 之間形成的縮小倒立實像。
• 將蠟燭拖動至 C 上 (d_o = 2f)，驗證倒立實像與物體具有完全相同的距離和大小 (M = -1.00)。
• 將蠟燭移至凹面鏡的焦點 F 以內（d_o 小於 f），觀察光線在鏡前發散，並在鏡後會聚成放大的正立虛像。
• 點擊鏡面切換至凸面（發散）模式，並將蠟燭拖動到光具座上的任何位置，確認凸面鏡總是形成縮小的正立虛像。
• 使用滑桿調整焦距 |f|，觀察焦點 F 和曲率中心 C 沿光軸移動。

1. 1運用面鏡公式 1/f = 1/d_o + 1/d_i 及放大率公式 M = -d_i / d_o 來確定球面鏡像的位置和大小。
2. 2為凹面鏡和凸面鏡繪製三條主光線（平行-焦點光線、頂點光線及焦點-平行光線）。
3. 3解釋實像（光線實際會聚）與虛像（發散光線看似來自鏡後）之間的物理分別。
4. 4描述當物體穿過焦點 F 時，凹面鏡如何由形成倒立實像轉變為形成正立虛像。

教師常問的問題