實像與虛像的區別

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引言

根據物理定律，要產生影像，光線需要從物體發出，經過反射和折射後在特定點匯聚。光線匯聚的點即為成像點。簡單來說，任何發出光線的東西都可以被認為是影像。本教程將在此概念的基礎上，闡述實像和虛像的區別。

實像的定義

圖1：凹面鏡產生的實像

為了在螢幕上獲得實像，需要將光線匯聚到螢幕上的一個固定點。為了得到螢幕上的這個特定點，需要將螢幕和光源放置在相同的平面上。這種型別的影像可以使用會聚透鏡或凹面鏡產生 (Physics, 2022)。

在這種情況下，影像的大小取決於物體的放置位置。光線相互作用的點，即形成實像。這種影像的特點是倒立的，並且可以在螢幕上看到。

虛像的定義

圖2：虛像

無法在螢幕上獲得的影像被稱為虛像。這種影像被認為是正立的影像，它可以透過光線的散射形成。這種影像的形成可以使用凸面鏡或發散透鏡 (Teachoo, 2022)。

光線被認為在反射後從鏡子的後面發散。在這種影像形成的情況下，光線永遠不會聚焦在螢幕上的特定點。這就是無法在螢幕上看到虛像的核心原因。

實像和虛像的區別

虛像與實像的不同之處在於：

產生實像需要光線匯聚。相反，要產生虛像，需要光線看起來是匯聚的。實像通常是在光線經過反射後以組合的方式落在螢幕上的特定點時形成的 (Silva-Lora & Torres, 2020)。

另一方面，虛像是當光線看起來在某一點相遇時形成的。實像是倒立的，而虛像是正立的 (Eticaycine, 2022)。會聚透鏡形成實像，發散透鏡產生虛像。因此，實像可以在螢幕上獲得，而虛像不能在螢幕上獲得。

實像的例子

最常見的實像例子是電影螢幕上的影像反射。在電影螢幕上，影像藉助使用兩個透鏡的投影儀投射。影像的建立發生在攝像機後部的探測器上。

虛像的例子

虛像最好的例子是物體在鏡子另一側的反射。為了產生虛像，需要光線在某一點相交。人眼觀察到，在光線反射後，光線的存在在鏡子的後面 (Keydifferences, 2022)。在這種情況下，物體和影像的大小彼此相同。

結論

本教程將實像定義為通常由光線匯聚產生的影像。另一方面，教程中已定義，要獲得虛像，光線需要發散。教程進一步討論了鏡面成像（實像和虛像）這兩類影像之間的差異。這兩類影像之間發現的核心區別在於，實像是倒立的，而虛像是正立的。

常見問題

Q1. 電影投影機產生的影像是實像。為什麼影像不被認為是倒立的？

據觀察，為了產生實像，電影投影機通常使用兩面鏡子。第一面鏡子用於匯聚光源。第二面鏡子的作用是將影像投射到螢幕上。這樣，影像被兩次倒置，因此最終影像為正立的。

Q2. 凹透鏡形成什麼型別的影像？

大多數情況下，凹透鏡形成的影像是縮小的、正立的、虛像，因為光源透過這種型別的透鏡發生了發散。

Q3. 凸透鏡產生什麼型別的影像？

凸透鏡能夠產生實像和虛像。凸透鏡產生的影像型別通常取決於物體的 位置。

Q4. 為什麼虛像不能在螢幕上看到？

無法投射虛像的主要原因是，要在螢幕上看到影像，需要光線聚焦在螢幕的特定焦點上。這個特定的焦點在螢幕上找不到，因為光線無法投射到特定的焦點上。