平面镜反射

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介绍

本教程将解释反射和反射定律，这些定律有助于在光线在平面镜表面反弹后创建镜像。本教程将进一步解释光的分类以及包括惠更斯原理和折射定律在内的定律。此外，本教程还将包括旋转镜与固定镜相比，反射角如何变化。

什么是光的反射？

反射可以定义为光线或波阵面方向的变化的结果，这种变化发生在两种不同的界面介质之间。由于这种现象，波阵面从波阵面发源的源介质返回 (Splung, 2022)。

光线在平面镜的平面上撞击后，会反射回去。

反射的分类

发现了两种反射分类。这两种反射分类的类型如下

镜面反射

图1：镜面反射

这种特殊的反射与镜子反射光线的方式类似。从源物体发出后，光线照射到像镜子一样的平面物体的上表面，从而以确定的角度产生光线的反射。这里反射光线与入射光线的角度相同。

漫反射

图2：漫反射

并非所有照射到反射器表面的光线都以确定的方向反射。如果反射器的表面被认为是粗糙的，那么当入射光线以不同的角度照射到表面的不同区域时，出射光线将以不同的角度反射。

反射定律

反射的第一定律指出，在入射点，入射光线、反射光线和法线位于同一平面上。这个特殊的定律导致了反射第二定律的发展。反射的第二定律指出，入射角将始终等于反射角 (Zhang et al. 2021)。这个反射第二定律可以用公式 θi = θr 表示。入射光线和反射光线与表面成 90° 角。

平面镜成像的性质

图3：平面镜成像

平面镜反射像的第一个方面是像是正立的虚像。根据反射第二定律的讨论，将在镜子的另一端形成的像与源像的距离和大小相似 (Shaalaa, 2022)。反射像将形成在镜子的后面，并且这个形成的像是左右相反的。左右相反的意思是，如果一个人站在镜子前举起左手，在镜像中，它看起来像这个人举起了右手。

平面镜和旋转镜的反射

在固定的镜子里，反射角和光线在表面上的入射角是相同的，从而建立了公式 θi = θr。在这种情况下，如果镜面绕一个角度 φ 旋转，而其他方面不变，则入射角将增加到 θ +φ (Splung, 2022)。基于此，反射角也从 φ 增加到 θ+φ。在这种情况下，最终角度和初始角度之间的差异将为 2φ。

惠更斯原理和折射定律

惠更斯原理指出，可以在两个或多个波上的任何同相点之间绘制一个名为波前的表面。波前方向将始终垂直于波 (Wang, 2018)。此外，该原理指出，任何数量的波前都可以被认为是波的波源。在这种情况下，波将是向外扩展的球面波。

结论

本教程阐明了关于光在平面镜上反射的有效且易于理解的信息。反射定律已包含在解释部分中，以及自然界中观察到的两种主要类型的反射，例如镜面反射和漫反射。规则反射通常被称为镜面反射，与镜面反射类似，而不规则反射或漫反射是指光线的非镜面反射。

常见问题

Q1。什么是入射角？

入射角可以定义为光线或波在撞击表面后形成的角度，反射在该表面的垂直线上。

Q2。镜子中物距和像距之间的关系是什么？

对于平面镜，反射像的距离与物体的距离相似。例如，如果一个人站在平面镜前 3 米处，则镜像的距离将在相同的距离处形成。

Q3。为什么有光泽的表面需要产生反射？

对于粗糙的表面，可能会有散射的图像，因为反射光线将以非平行的多种方向传播，而抛光的表面将以适当的方式反射光线，从而产生清晰的图像。

Q4。哪些因素会影响反射光的数量？

两个因素：光线反弹表面的程度和该表面的纹理会影响反射光的数量。

参考文献

期刊

Wang, P. (2018). 单轴晶体中的几何光线追踪：直接公式以及电磁波方法与惠更斯原理之间的等价性。JOSA A, 35(7), 1114-1123。检索自：https://opg.optica.org

Zhang, J., Donaldson, W. R., & Agrawal, G. P. (2021)。色散介质内光脉冲的时间反射和折射：一种分析方法。JOSA B, 38(3), 997-1003。检索自：https://www.lle.rochester.edu

网站

Photokonnexion.com，(2022)。定义：镜面反射。检索自：https://www.photokonnexion.com [2022年6月10日检索]

Shaalaa.com，(2022)。描述平面镜成像的性质。检索自：https://www.shaalaa.com [2022年6月10日检索]

Splung.com，(2022)。几何光学。检索自：http://www.splung.com [2022年6月10日检索]

Vivadifferences.com，(2022)。规则反射和漫反射的5个区别及示例。检索自：https://vivadifferences.com [2022年6月10日检索]