上一讲,我们谈了光源与影子的大小位置关系、产生影子的原因,最终我们分析了日晷的使用原理。今天,我们来继续研究光的反射背后的原理,这一原理在生活中是应用那可是太多了。

潜望镜成像原理及特点(潜艇上潜望镜的原理)-米圈号

图1 摩天大楼的玻璃上反射出了白云蓝天

我们都知道,表面光滑的物体能够把光向着一定的方向反射,所以我们能清楚的看到物体的样子,但是表面不光滑的物体会把光反射到各个方向,所以物体的样子看起来就会很模糊,像这样光照在表面光滑的物体上,向着一定的方向反射,这一现象叫做镜面反射,反之光照在表面凹凸不平的物体上向着各个方向反射的现象叫做漫反射

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图2 漫反射

顾名思义,漫反射就是光漫无目的的向着与原先相反的方向射出。生活中漫反射的例子有很多。在冬天,当水蒸气凝结在窗户上,一颗颗小小的水珠使得玻璃的表面不再光滑,发生了漫反射,我们就看不清楚窗内的物体了。在电影院,观众坐在电影院各个方向的座位都能看到银幕上的画面,正是因为荧幕使光发生了漫反射,光被反射到了各个方向。

而镜子进行的是镜面反射,所以我们只有刚好站在镜子前面才能照到自己的样子。

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图3 镜面反射

光进行反射的时候有一定的规律,这就是光的反射定律。光照到物体上时与物体表面垂直的线叫做法线,法线和入射光线的夹角叫做入射角,法线和反射光线的夹角叫做反射角。反射角和入射角大小相等。我们可以通过光照在镜面并进行反射的场景,很容易的证实光的反射定律。光的反射定律不仅适用于镜面反射,也适用于漫反射,不论表面有多么凹凸不平,在光射到发生反射的点上时都能使用光的反射定律。

潜水艇侦查海面的情况时,使用的就是用两面镜子制成的潜望镜。潜望镜是使用两面镜子制成的装置,主要作用是帮助人在潜水艇内部观察海面的情况,或是在坦克内部观察地面的情况,光照到上面的镜子,并发生反射,反射到下面的镜子上,再由下面的镜子反射给我们,这样我们就能看到物体了。

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图4 潜水艇的潜望镜

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图5 潜望镜的使用

如果我们仔细观察物体在平面镜中的成像的话,就会发现物体的像的左右方向发生了变化,但是上下方向并没有颠倒,大小也没有发生变化。运送病人的救护车前面的字是左右反着写成的,这正是为了前面的汽车司机能够从后视镜中看到救护车的正确的标志。

但是为什么通过潜望镜看到的物体不像通过其他的镜子看到的那样左右相反呢?这是因为潜望镜有两面镜子组成,第一次反射时,左右改变,经过第二次反射,左右再次改变,就变成了原来的样子。

当然,世界上也存在左右不发生变化的镜子,那样的镜子就叫做正映镜。顾名思义,正映镜就是正方向成像的镜子。正映镜和潜望镜一样,应用了将反射的光通过镜子再次反射的原理。正映镜是由两面镜子和一面透明玻璃组成的三角形镜子,在中间区域里注入了水,用无缝衔接的方式制成。正映镜的原理是:通过镜子的反射,物体所成的像左右发生了改变,另一面镜子对这个像进行了再次反射,形成了一个方向正确的像。化妆或是穿衣服时,以及棒球选手检查自己的挥动球杆的姿势时,都可以选用正映镜。

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图6 高档试衣镜

好了,这一讲到此结束,下一讲我们将会介绍奇奇怪怪的海市蜃楼产生的原理,欢迎大家点赞收藏,多多关注哦!