为什么镜子里的成像是左右反转而不是上下颠倒?_为什么镜子的影像左右颠倒而不是上下颠倒?

隆庆祥瑞说:

镜子里的成像为什么是左右反转而不是上下颠倒?这与光的传播和人眼的感知有关,以下是科学上对此现象的解释:

首先,要了解镜子成像的原理。镜子成像是基于光线反射的规律的,当光线从一个物体上的各个点射向镜子,然后反射到人眼时,我们所看到的形象就是镜子里的成像。 在镜子里的成像过程中,光线的传播过程是按照"光的反射定律"进行的,该定律指出:入射光线与反射光线的角度相等,且位于反射面的法线上。由于镜子是一个非透明的表面,光线在与镜面相遇时发生反射,所以当入射光线通过镜面反射到人眼时,我们所看到的影像就是经过光线的反射和传播形成的。

此外,人眼的感知和大脑的处理也会影响我们对镜子成像的理解。我们的视网膜上有许多感光细胞,它们将光信号转化为神经信号,传递给大脑进行处理和解读。在视觉处理过程中,大脑通过对图像的解析和理解,将不同的信息组合在一起,形成我们所看到的完整影像。

从光的传播和人眼感知的角度来看,镜子里的成像是左右反转而不是上下颠倒,有以下几个原因:

1. 光线的反射:在光线与镜子相遇时,按照光的反射定律,光线在镜面上的反射角度与入射角度相等。因此,当光线从左边射向镜子,经过反射到达右边时,我们所看到的成像也就是左边的物体在镜子里变成了右边,反之亦然。

2. 视觉处理:人脑对图像的分析和理解会对镜子中的成像进行处理。人眼在观察日常生活中的场景时,也会形成一个心理认知模型。这个模型具有左右反转的特点,所以即使镜子里的成像在实际中是左右颠倒的,但是在人脑中被矫正为正常的左右关系。

综上所述,镜子里的成像是按照光的反射定律而产生的,另外人的视觉处理也会对成像进行了适应和矫正。所以我们在镜子中看到的成像是左右反转的,而不是上下颠倒的。

杨琴媛说:

✿因为人的体型是以竖直方向轴线对称的,人们在默认竖直方向以头部为身体上端脚部为下端,以成对的器官分为左右方向。

✿镜子是平面镜,我们看到的镜子里的像是虚像。虚像和实像关于镜面对称。镜子里的像的左边和右边反映的依旧是我们身体的左边和右边,而不是我们想象自己站在自己的对面与自己握手,左手对应右手,右手对应左手。照相时相机看到的是我们的实像,相机是与我们面对面的,所以照出来的照片里面的人是相反的。

✿如果我们躺着照镜子,那么我们的身体跟镜子就是上下相反了。当然如果我们依旧以头部为身体的上部那么我们还可以认为镜像是左右相反。

✿还有一种情况我们无法分辨在照镜子时左右相反还是上下相反,那就是当我们的头部长在身体中心位置,而且身体以头为对称中心,主视图成一个中心对称图形的时候。就像一些动物比如箱豚那样的方形,河豚膨胀起来时那样的球形(陆生动物腿部和头部上下分明,不适合举例)。

那时我们甚至会想镜子里的像左上方和右下方为什么相反了。

柏恩先生说:

  为什么镜子使物体左右反转,而不使物体上下反转的问题,自古以来就被称为"镜像难题"。早在公元前360年左右,古希腊哲学家柏拉图就试图研究镜子使物体左右反转的原理。即使到了现代,像日本的朝永振一郎、美国的费曼这样的诺贝尔奖获得者,以及许多的物理学家、哲学家甚至心理学家,都尝试着对这个问题进行解答。

日本法政大学的吉村教授曾提出了自己的见解,他认为镜像问题不仅涉及到镜子的几何光学性质,还涉及到人在看映在镜子里的像时的心理作用,这是镜像问题成为千古之谜的原因之一。

  从物理学的角度看,镜子形成像的机理是怎样的呢?找一面镜子垂直于地面放置,在镜子前面依次放三个箭头,箭头的指向分别是向上、向右和向前。垂直镜面,从镜子外向镜子里移动箭头,我们将看到,向上和向右的箭头的实像和虚像会重合在一起,箭头与箭头重合,箭尾与箭尾重合。可是,惟独与镜面垂直的向前的箭头,实物和虚像方向反转,箭头和箭头不能重合。

  这样看来,镜子其实是把物体的前后反转了。可是,为什么我们感觉到的却是左右方向的反转呢?

  要深入研究镜像问题,可以借助反视镜。

  所谓反视镜,是指戴上它后,看到的整个视野与平时恰好完全颠倒的眼镜。由于颠倒有上下轴的反转和左右轴的反转两种,所以反视镜也分两种:"上下反视镜"和"左右反视镜",每一种反视镜内均装有棱镜,通过棱镜的一个面起到镜子的作用,使整个视野反转。

  戴着上下反视镜看前方,人们马上会强烈地感觉不舒服。这是因为通常无可质疑的天在上地在下的景象突然颠倒过来。另一方面,如果戴上左右反视镜,却不会有别扭的感觉。如果是第一次用这样的镜子看景色或人物时,一开始会感觉很寻常,就像看镜子里出现的镜像一样。但是,正是这寻常之处,暗含着陷阱!

  比如,戴着左右反视镜穿越走廊。步行之时,如果看到左侧的墙逐渐靠近自己,身体于是调整,把前进的路线向右边偏。但是实际上,正在靠近的是右边的墙,所以身体移动恰恰正在靠近墙而不是远离墙,最后人将一头撞到墙上。另一方面,戴着上下反视镜却不会引起如左右反视镜这样的混乱。这是因为难以忍受的别扭感觉使脑子里写上了"这个映像是虚假"的意识,人的行动也会变得小心翼翼。

  反视镜的情况给人们研究镜像问题提供了新的思路。

安德烈一一唐说:

平面镜不产生任何折射,照镜的图像左边还是左边,右边还是右边。当然上下依然是上下!这就是镜像对称。

你面对着一个人,或照镜子时,这个人或自己的影子的右手在你的左边,左手在你的右边。当你背对镜子或另一人时。左右就完全一致了。上下当然更不可能变!

但如面对一透镜时,在一定条件下就会上下左右全对应的变了!

甜甜向上精心创作说:

前几天说过,根据平面镜成像的特点,像与物体关于镜面对称,所以,平面镜成像,左右上下都没颠倒。之所以认为左右颠倒,上下不颠倒,是参照物的问题。确定上下的参照物是地球,指向地心就是向下,反之就是向上,并且标准是唯一的。而确定左右的参照物是具体的物体,比如,确定人的左右标准是人,确定人的像的标准是像,选用了不同的标准。事实的上,人站在平面镜前,人的左右手的像与人的左右手都在同一侧。所以,没必要纠结这个问题。

借此机会,说点有意思的吧,跟平面镜成像有关。2012年春晚来自宝岛的魔术师刘谦表演了魔术《幻镜》,其中有一个单元,魔术师在一张卡片上写上自己的名字,见下图。

接着将卡片对着镜子,见下图,应该没问题,这两个字正好是左右结构,并且是竖着书写的。

然后,魔术师将卡片递给主持人,主持人也像魔术师一样,将卡片对着镜子,见下图。

再然后,魔术师将主持人手中的卡片平行镜面旋转180º,奇迹就出现了,见下图。

不知大家看明白没有,这个魔术有一个明显的漏洞,最后在镜子中看到的签名与魔术师现场签的名,字迹明显不同。但魔术师很大胆,因为观众很少是"最强大脑",看到镜中的签名时,不会感到与最初的签名的差别。只有将两个截图放到一起时,才能发现不同。那么,卡片是在什么时候调换的呢?大家注意一下,主持人拿卡片的方法,就是将魔术师的拿法,平行于镜面旋转180º。我们不妨将魔术师拿卡片在镜前的旋转一下,看看镜中的像是什么样的?

明白了吗,卡片换了,魔术师递给主持人的卡片是提前写好的,是对照着主持人的签名在镜中的像写的,形状是下图这样。

艾伯史密斯说:

答:原因是:"左右"是相对于人的,并且人体呈左右对称;而"上下"是相对于镜子的。


这个问题,我收藏了很久,直到我想到让自己满意的解释!

误解一、眼睛分布导致的

这个问题,我看了很多答案,有的说是眼睛左右分布导致的。





这个稍加思考就发现不对,我们歪着头90度,眼睛处于上下位置了,但是并没有出现上下颠倒的现象,所以这个解释肯定不对。


误解二、左右相对,上下绝对

还有解释说,左右是相对的,上下是绝对的,所以会镜像中只会出现左右颠倒,而不会出现上下颠倒。

这个解释看似合理,但是一深究就发现问题了。

假如我们左手指向下,右手指向上,这时候"左和上"与"右和下"是重叠的,但是镜像中只有左右颠倒,上下并未颠倒,所以这个说法也是不全面的。


误解三、镜子的放置位置导致的

这个说法,在很多地方都被认同为正确答案,但解释并不完备。

该说法解释到:当镜子竖直放置时,我们的前后方向被颠倒,上下没有颠倒;当镜子水平放置时,比如镜子在我们头顶,或者在我们脚下,此时我们看到的像,就是上下颠倒。



这样看来,这个解释好像无懈可击,但是我们再多考虑一步,就会发现很大的问题,因为我们发现这样一个现象:

1、无论镜子如何摆放,无论人在镜子前如何站立,镜子中的人左右都是颠倒的。

2、无论镜子如何摆放,人如何站立,镜中的前后都是不变的。

3、但是镜子的摆放位置,和人物的站立位置,就与"上下是否颠倒"有关;比如镜子在我们面前时,上下不会颠倒;镜子在我们上下时,上下颠倒。

如果说是"镜子放置位置"导致的,是否暗示着存在一种镜子放置位置,导致"上下颠倒而左右不颠倒"呢?

这个位置当然是找不到的,所以"镜子放置位置"的说法不对,起码存在局限性。



那么问题究竟出在哪里?


我的解释

场景一、想象我们左手拿着一个苹果站在镜子前,镜子中将出现虚像的右手拿着苹果,但是虚像的右手是我们左手成的像,并不会出现虚像的另一边拿着苹果。

场景二、我们在观察一个只有人物,没有背景的照片时,人物的左右和前后是确定的,但是人物的上下无法确定,你不能单纯认为头顶为"上",有可能照片是倒立着拍的。

以上两个场景,我们可以得到结论:前后左右是相对于人而言的,对人体来说,前后左右就是确定的,和外界参考物无关;但"上下"是相对于外界参考物而言的,所以上下会和镜子的放置位置有关。




另外,镜像的性质是,使镜像和实物始终关于镜像对称,所以镜像中的左右和"前后"会颠倒!

人体是左右对称的,左右颠倒后,我们重新定义左的镜像为"右",右的镜像为"左"。

但是!但是!但是!

人体可不是前后对称的,前后颠倒后,我还是会把"前"的镜像称之为"前",把后的镜像称之为"后"。

所以才会出现,镜像中"左右始终颠倒",而"前后始终不变"的怪异现象!


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

六一围棋说:

平面镜成像给人的感觉是左右颠倒但上下不颠倒,这其实只是人类的错觉。为了解释这个问题,我们不妨先了解一下初中物理课本上讲解的平面镜成像的规律:第一,平面镜成像是虚像;第二,平面镜成的像与物体到镜面的距离相等;第三,平面镜成像的像点与与物点的连线与平面镜垂直。这三条规律中的虚像与本问题无关,不讨论,第二条规律说明了平面镜成的像本质上是前后颠倒的,即当我们面向平面镜时,由于我们的脸离镜子更近,所以在镜子里,像的脸也离镜面更近。第三条规律说明了平面镜成的像并没有左右颠倒(这一点可能有些人不同意,我们慢慢解释),当你举起右侧的手时,镜子中的像也会举起右侧的手。

不同意我的第三条解释的人一定会这样说:你举起来的是你的右手,不错,镜子中的像举起来的也是右侧的手,但是像的右侧的手却是像的左手。这个观点没有错,我也是这样看的,那么,为什么我还要坚持说平面镜成像并没有左右颠倒呢?只因为两个原因:一是我们人类本身是三维物体,我们在平面镜中成的像也是一个有三维视感的像;二是我们人类得大脑需要对眼睛接收到的视觉信号进行加工处理,然后再形成我们对所看到的物体的认识。我们可以做一下下面的实验,拿一张正反两面颜色相同的纸(一般是长方形),为区分左右,可以在左侧剪一个方形豁口,在右侧剪一个三角形或说楔形豁口,举在镜子前,这时我们观察它在镜子中的像,由于纸张很薄,两面的颜色又相同,所以我们一部分人会认为这样的纸不必区分正反面(这些都是我们大脑处理和加工信息的主观行动),当我们不区分纸张的正反面时,我们往往也会认为纸张在镜中的像没有左右颠倒。但是我们人类大脑处理信息还经常出现经验主义的行为,由于我们平时总是会认为所有物体都有厚度(即可以区分前后),所以当我们看到自己或别人在镜子中的像时,我们的大脑往往会"自动"地认为镜子中的"人"转了个身才面向我们的(这是我们人类认为平面镜成像左右颠倒的本质),哪怕是一张很薄的纸,部分人也很难忽略它的厚度,从而无法感觉到没有左右颠倒的像。

说到这里,忽然想到外国人曾做过这样一个实验:由于人类的眼睛本质上是一个凸透镜,人类在视网膜上收到的外界物体的倒立缩小的实像,于是有人制作了一个把像"正立"过来的眼镜,让测试者带上,一开始的几天,这个测试者看到的都是颠倒的世界,但是经过几天的适应,大脑终于主动把他接收到的视觉信息强行"改正"了过来,让测试者看到了正常的世界。

其实,我们看平面镜中的像也是类似的,大脑总是认为镜子中的像转了一个身,所以才左右颠倒了。

那么,为什么不是上下颠倒呢?这就简单了,本来真实的像既没有左右颠倒,也没有上下颠倒。

那么,我们能让平面镜成上下颠倒的像吗?答案是当然可以了。仍然是利用平面镜成像的第二条规律:像与物距离镜面相等。当镜子竖立时,平面镜成像前后颠倒,所以,我们只要把平面镜水平放置(踩在脚底或把镜子贴在天花板上),你低头或抬头看,就看到了一个上下颠倒的像。

有的人说:我这个人倔,你把镜子平放,我只好躺着照镜子了!那我只好说:你赢了,你还是看到了一个左右颠倒的像。哈哈哈!

量子科学论说:

其实镜子不会从左右翻转,而是前后翻转,更不是什么上下颠倒。镜子没有左右反转是不是听起来有点惊讶!我们下面分析下这个问题。

为什么是前后反转,而不是左右反转

镜子反射光线的时候反射角等于入射角。对于一个站在镜子前面的三维物体,在镜子后面会呈现出物体的图像,把这个图像和我们实际的物体相比,右侧仍然在右侧,左侧仍然在左侧,顶部仍然在顶部,底部仍然在底部,但是前面被翻转到了后面,后面被翻转到了前面。通过追踪物体上的一些重要点上的光线,并观察它们在镜像中的位置,很容易看到这一点。下图就显示了成像与实体的对比,证实了镜子只是前后翻转。

在镜子前有一个彩色的盒子。将一些具有代表性的光线从镜子上的反射点反射出来,可以发现镜子里的像保持了两边的位置,但前后位置互换了。如果镜子真的是左右翻转的话,那么盒子的绿色和蓝色部分就会在镜像中交换,而事实显然并非如此。

但是我们为什么会看到镜子中的字会左右反转呢?有时我们看到的字是左右反转的,但在镜子里一成像,顺序就对了;有时我们看到的字顺序正确,但镜子里又反转了!这是怎么回事?

如果你拿着一个单词对着镜子,这样你就可以同时看到这个单词和它在镜子里的图像,你会发现字母读的方向是相同的,因此没有左右翻转。下图就更清晰的展现了这种效果。

把一个单词举起来对着镜子,这清楚地表明镜子不是从左到右翻转,而是从前到后翻转。左边都有字母"R",右边都是"D"。还要注意,在字母"E"上,我们可以看到"前面"这个单词,但在镜像字母"E"上,我们读的是"后面"这个单词。这表明镜像是前后颠倒的。

其实这个现象很简单,你拿一页纸,在上面写几个字,从纸的背面看到的字就是镜子中成的像,但镜子中的像却发生了前后反转。

那为什么生活中我们总是认为镜子在左右反转呢?因为我们看的都是物体的表面,而不会从物体的内部向外看,就像上图那样,我们从单词后面往前看,就可以看着单词和镜子里的成像并没有左右反转。生活中字一般都被写在不透明的物体上,如果我们走到它后面,就看不见任何东西。

留白说说:

感谢邀请,这是个有意思的问题,看似简单但又不简单的问题,看完很多人的回答感觉很复杂,那我就尽量简单清楚地来说说自己的看法。其实这个问题也就是很多人觉得镜子很神奇的原因所在,觉得里面有一个完全相同的自己,但是总感觉有一些地方不一样,你从对面看一个人,他的右是你的左,你的右是他的左,这是因为你的参照系和他的参照系在水平轴上正好相反。平面镜的作用就是你自己的虚像,可以理解为跳出你自己在不同的参照系中去看你自己,物理角度看都是"光的游戏"。

理解这个问题最核心就是我们在方向上的定义,对于方向,其实在我们感官认知和物理上是有区分的,在物理上对于方向的定义其实有矢量这个来隆庆祥瑞说:镜子里的成像为什么是左右反转,但是这样太繁杂,我们直接白话说何为左右,左右是根据前后来定义的,前是眼睛冲着的方向,反之为后;而左就是前方向的逆时针切为左,顺时针切方向为右。我们在照镜子时,光照射到镜面上又反射回来,改变的是传播路径,也就是前后发生了变化,所以导致左右的参照系发生了变化,所以就会导致左右发生变化。其实本质是前后发生变化。

说完左右,再来看上下,上下是根据我们的地平面而言的,垂直于地平面指向天空的方向为上,相反为下,所以我们知道上下的定义与前后没有关系,所以在照镜子时改变的光的路径只能影响左右,不能影响上下。

再专业一点的话简单粗暴,镜像是面对称,而左右颠倒也是面对称,上下颠倒是点对称,例如我们中学学过的小孔成像就是点对称。

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