核心概念
物理學
光學
光
反射
引言
你有沒有去過鏡子屋，看到自己滑稽的樣子？在這個活動中，你可以構建自己的微型鏡子屋。試試看，你能做出什麼有趣的反射！
背景知識
當物體反射的光線進入我們的眼睛時，我們才能看到物體。根據光的輸入，大腦利用眼睛的訊號來重建物體的影像。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞工作： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來有關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
大腦在重建影像的過程中會做出一些假設。其中一個假設是光線以直線從物體傳播到眼睛。雖然光線通常以直線傳播，但在某些情況下，它會先改變方向——例如，當光線進入或離開透明材料（如水）時，或者從發光的材料（如鏡子）上反射時。你的大腦仍然會執行通常的重建過程，將影像視為由直線傳播的光線建立的。因此，你的大腦可能會重建一個看起來與原始物體不同的影像；你的大腦可能被愚弄了！
光線從表面反射就像一個球在地板上彈跳。如果地板是平的，你將球直線向下扔，球會撞到地板並反向，直線向上彈起。這個方向稱為表面的“法線”。如果你以與法線的角度扔球，它會以與法線相同的角度彈回法線的另一側。同樣的原理適用於從表面反射（或彈回）的光。在這種情況下，接近表面的光線被稱為“入射光線”。如果入射光線以特定角度撞擊反射表面，反射光線會以相同的角度離開表面，但位於法線的另一側。換句話說，入射光線和反射光線形成一個完全對稱的 V 形，法線是其對稱軸。
鏡子幾乎反射所有照射到其表面的光線。此外，它們具有非常光滑的表面，通常是平的，這使得光線以有序的方式反射，從而反射出物體良好但“映象”的影像。這會在視網膜上產生清晰的影像，從而產生清晰的重建影像。不完全光滑的光澤表面會導致模糊或模糊的影像。
鏡子可以讓你看到自己或身後物體的影像。但是它們總是能準確地呈現你或你身後物體的樣子嗎？試試這個活動，看看鏡子是如何愚弄你的！
材料
鏡面紙，可從工藝品或紙張用品商店購買。可以使用新的、沒有皺紋的鋁箔，但由於影像會比較模糊，觀察效果不會那麼清晰。
可以損壞的舊人字拖。如果沒有，可以使用舊鞋墊或厚紙板。
兩根烤肉串
小的彩色物體，如小雕像、小玩具、電池、橡皮擦等。（如果使用鋁箔，最好選擇顏色鮮豔的物體。）
不鏽鋼勺子，儘可能新（可選）
膠水（可選）
不鏽鋼杯子、鍋、勺子等（可選）
準備工作
要製作可彎曲的鏡子，請裁剪一塊鏡面紙，使其覆蓋人字拖的鞋底（或你將使用的其他襯底）。
將人字拖橫向放在桌子上（使長邊與桌子的一側平行），鞋底朝上。
將鏡面紙的矩形放在上面，鏡面朝上。
小心地將一根烤肉串從鏡面紙插入人字拖，距離右邊緣約一英寸，然後將第二根烤肉串插入人字拖的左邊緣幾釐米處。烤肉串應從人字拖上直立起來。
如果需要，使用膠水將烤肉串固定到位。
步驟
將鏡子側放，使其長邊靠在桌子上，鏡面朝向你。將一個小物體放在鏡子前面的桌子上。如果你的物體又細又高，請將其側放。你能在鏡子裡看到反射嗎？
將物體在鏡子中的反射與物體進行比較。它們看起來相同嗎？大小和顏色相同嗎？它們看起來位於相同的位置嗎？
向後推鏡子的兩側，使中間向你凸出。這種型別的曲面鏡被稱為凸面鏡。將物體在凸面鏡中的反射與物體進行比較。它們看起來相同嗎？如果不同，它們看起來有什麼不同？
讓鏡子恢復平坦，然後向後推中間，向前推兩側，使鏡子的中間凹陷。這種型別的曲面鏡被稱為凹面鏡。將物體在凹面鏡中的反射與物體進行比較。它們看起來相同嗎？如果不同，它們看起來有什麼不同？
用其他幾個物體重複前三個步驟。每次你都觀察到類似的事情嗎？物體何時拉長或變短？它們在什麼方向上變化？
烤肉串從鏡子中直立出來。科學家稱這條線為表面的法線。你是否看到，對於平面鏡，它們彼此平行？
看看當你建立一個凸面鏡時，烤肉串會發生什麼。它們仍然彼此平行嗎？如果不是，烤肉串的尖端是更靠近彼此還是更分散？
建立一個凹面鏡並再次檢視。烤肉串彼此平行嗎？如果不是，烤肉串的尖端是更靠近彼此還是更分散？
入射光線和反射光線總是形成一個與法線完全對稱的 V 形。對於平面鏡，法線（由烤肉串表示）是平行的。對於凹面鏡或凸面鏡，法線分別指向內側和外側。這類似於光線發生的情況：當鏡子向內彎曲（凹面）時，它們會聚在一起，當鏡子向外凸起（凸面）時，它們會分開。你能用這個知識來解釋在凹面鏡和凸面鏡中看到的反射變形嗎？
將鏡子握在手中，以縱向（使其又高又窄）放在你面前。你能看到你的臉嗎？如果你將鏡子向一個方向彎曲，然後再向另一個方向彎曲，你認為你的臉會是什麼樣子？
彎曲鏡子使其成為凸面鏡。你的臉在凸面鏡中看起來怎麼樣？你的預測正確嗎？
彎曲鏡子使其成為凹面鏡。你的臉在凹面鏡中看起來怎麼樣？你的預測正確嗎？
[也許我們可以這樣說：“你能輕輕地以不同的方式彎曲或扭轉鏡子嗎？你的臉的反射會發生什麼變化？”]額外內容：我們的鏡子沿著一個方向彎曲。你認為如果它像勺子一樣向各個方向彎曲，反射會是什麼樣子？試試用金屬勺子的外側反射自己或小物體。（勺子越新，影像越清晰。）你觀察到了什麼？你認為當你用勺子的內側反射自己或物體時會發生什麼？試試看。你的預測正確嗎？
額外內容：拿一個小物體，將其從勺子的內側移開，然後再靠近。現在將其非常靠近——直到它幾乎觸碰到。當物體靠近時，反射仍然是倒置的嗎？你認為為什麼會發生這種情況？
額外內容：拿起你自制的鏡子，將其彎曲成凹形。將其彎曲得相當遠，並估計如果烤肉串足夠長，它們會接觸到的點。也許你的烤肉串確實接觸到了！將一個物體放置在比該點更靠近鏡子的位置，將另一個物體放置在更遠的位置。調整你的位置和物體的位置，以便你可以在鏡子中看到物體的反射。你是否看到較遠物體的反射有什麼奇怪之處？這能幫助你找出凹面鏡中的反射何時會倒置，何時不會嗎？
額外內容：拿起小物體，看看它們在閃亮的不鏽鋼杯子、鍋、勺子等中的反射是什麼樣的。你能理解你看到的東西嗎？
觀察和結果
你是否在曲面鏡中看到了扭曲的反射？從物體上的一個點射出的光線會向各個方向傳播。到達鏡子的光線會像球在光滑表面上彈跳一樣彈回。其中一些會進入眼睛。這些反射光線或其延伸線相遇的位置就是大腦認為物體所在的位置，因此當你看到鏡子中的物體時，物體就會出現在那裡。
對於平面鏡，代表表面法線的烤肉串彼此平行。這會產生在鏡子後面相遇的反射光線，因此影像會出現在鏡子的另一側。對於平面鏡，反射的大小相同，並且看起來與實際物體距離鏡子的距離相同。
對於凸面鏡，烤肉串指向外側。在這種情況下，光線會以與法線相同的方式反射，但由於烤肉串彼此指向相反的方向，因此與在平面鏡上反射的光線相比，光線似乎會更加分散。這些光線也會在鏡子後面的一個點相遇，但不如平面鏡那樣在後面。在凸面鏡中反射的物體看起來比實際物體更靠近鏡子且更小。
對於凹面鏡，光線會聚，反射的光線擴散較少。靠近鏡子的物體的反射會更大，看起來更遠。如果光線足夠長，它們會在鏡子前相遇於一點。將物體移動到更接近光線相遇的點，反射光線擴散就會更少。結果，物體看起來會更大更遠。反射會變得非常大，以至於你的鏡子可能只覆蓋了它的一小部分。一旦你越過光線相遇的點，就會發生奇怪的事情：你會看到物體倒置了！影像的左右兩側（如果你的鏡子是橫向放置的）或頂部和底部（如果你的鏡子是縱向放置的）會被切換！發生這種情況是因為光線在鏡子前相遇，因此從右側或頂部開始的光線將反射回左側或底部。勺子的內側在水平和垂直方向上都是彎曲的，因此影像的左右兩側以及頂部和底部都會被切換。
更多探索 光的反射，來自Optics 4 Kids
凹面鏡——為什麼你在勺子上的倒影是顛倒的？，來自It's AumSum Time
為什麼凸面鏡被用作後視鏡？，來自It's AumSum Time
你能創造無限次的反射嗎？，來自大眾科學 使用水滴作為放大鏡，來自Science Buddies
視線科學：鏡子裡的蠟燭，來自大眾科學 兒童 STEM 活動，來自Science Buddies
本活動由Science Buddies合作提供
