维基百科:台湾教育专案/台大物理系服务学习/111-2/虚像

平面镜反射虚像

虚像（英语：Virtual image）在光学中，物体的光线若是汇聚为一点，则该点会存在此物体的影像。汇聚的情况分为两种，光线实际聚集在同一点称之为实像。另一种则是光的反向延长线聚集在同一点，称之为虚像。不过因为光是直线前进的。因此要产生虚像需要镜子或是透镜，产生折射或是反射改变光的行径路线，才有可能产生。在光学系统图中，光实际经过的路径用实线表示，因此实线的交会点即为实像，光路径的反向延长使用虚线，而虚线的交会点则为虚像。

因为光线并没有实际抵达虚像产生的点，因此若在该位置放置屏幕，并没有办法成像。但是，实像的光有抵达该点，因此透过屏幕，我们可以看见图像。

平面镜产生的虚像

以下举几个可能产生虚像的例子: 首先是平面镜产生的虚像，假设一个人站在镜子前，脚趾头放出了两道光，经由镜子反射，两道光经由镜子反射会逐渐远离，但若反向延长两道光可以找到交于一点，即为脚趾头的虚像，再将人的四肢、躯干、头部，做相同的图，即可到得到整个人的虚像。

凹透镜及凸面镜也会产生虚像

上：凹透镜所成的虚像。下：凸面镜所成的虚像。图中黑色箭头O为物体，灰色箭头I为虚像，f为镜的焦点，蓝色箭头是光路，蓝色虚线即是其反向延长线。

凹透镜及凸面镜也会产生虚像，若考虑凹薄透镜以及凸薄面镜会有两个性质，第一，通过镜心不偏折。第二，平行光轴的光会汇聚焦点。(注意:若是凹透镜则汇聚于另一边焦点，若是凸透镜则会发散光线，将光线反向延长交于原本这侧的焦点)，透过这两条线，我们能够预测光的交汇位置。以下是产生虚像的情形。

在凸透镜的焦点与镜面之间，会产生放大正立虚像 在凹透镜的焦点之外，会产生缩小正立虚像 在凹透镜的焦点与镜面之间，会产生缩小正立虚像 在凹透镜的焦点上，会产生缩小正立虚像

虚像的位置判断

在薄透镜的情形下，我们也可以使用高斯公式判断: ${\frac {1}{p}}+{\frac {1}{q}}={\frac {1}{f}}$

其中$\ p$ 为物体至镜面的距离(简称物距)，$\ q$ 为像至镜面的距离(简称像距)，而$\ f$ 则是镜面与焦点的距离，也被称为焦距。在一开始我们可以将物距与焦点带入。要特别注意的是，凸透镜的焦距是正的，凹透镜的焦距是负的，由此公式算出来的像距为正，代表此像为实像，若为负则此像为虚像。

虚像应用

全像摄影

透过两道同调光源，一道被称作物体光线照射在物体表面上反射至底面，另一道为参考光线，直接照向底片，用高分辨率的底片记录其所有的振幅与相位的资讯，最后在使用的时候直接用相同的参考光线方向照向底片，底片会偏振出已经纪录好的振幅与相位，因此我们可以看见三维的物体虚像。

海市蜃楼

图中 i 在经过不同温度的空气产生许多次折射，最后形成弯曲的弧线前进，产生了虚像。

较为粗略的分类方式是由出现位置与原本位置的相对方位，分成上蜃、下蜃、侧蜃，这里举下蜃作为例子，产生的原因是因为空气被不均匀加热，产生热下冷上的分层，并且因为热空气密度较大，因此较热的空气折射率较小，光在不同温度的空气层中会产生折射，并且在热空气进入冷空气时逐渐偏向法线，因此人眼误以为实物在近处的其实是因为被无数次折射产生出来的虚像。