光的反射原理及反射镜

2014-06-18 admin1 221

  光行进到两种媒质的分界面时,有一部分返回原媒质的现象。如果入射点处分界面的不平整程度比波长小得多,就可看作平滑分界面。光在平滑分界面上的反射为镜反射,或称单向反射。否则,为漫反射。如果既有镜反射,又有漫反射,则称为混合反射。漫反射时各不同方向的光的亮度如果都相同,则称为均匀漫反射。同一次反射过程中,有些波长的光反射得多些,则称为选择反射。可以利用涂膜技术,改变媒质分界面的光学性质,使反射光中减少或增多某一波长的光的成分,以适应不同光学元件的要求。垂直于或近似垂直于分界面的正入射光所引起的反射称为正反射。

  单位时间内从界面单位面积上反射光所带走的能量与入射光入射的能量之比,称为反射率。能量之比等于光强之比,故反射率即为反射光强与入射光强之比,也等于反射光与入射光的振幅平方之比。正反射时,反射率可用第二媒质对第一媒质的相对折射率n21(=n2/n1)表示,为R=(n21-1)2/(n21+2)2。反射光波振幅与入射光波振幅之比,称为反射比或反射系数。

  研究某材料的反射情况,需要测定该材料样品平面在各方向上对各种波长的反射率。对于一般性的研究工作,国际照明委员会(简写CIE)推荐取 45°±5°方向上照明,90°±10°的法线方向观测;也可以90°±10°照明而以45°±5°观测。物质的反射率与厚度有关,因为一部分光要稍进入物体内部,然后再被反射出来。故严格的定义还应限定材料样品的厚度。

  反射率有时也称为反射比,反射系数,反射本领或反射因数。我国全国自然科学名词审定委员会于1988年公布的物理学名词(基础物理学部分)中,把这些术语统一规范为强度反射率和振幅反射率。

  光的反射是生活中常见的现象。沙漠中有时会出现一种称为海市蜃楼的光学幻视现象,这是一种光的反射现象。当大气下层热,上层凉,光线从地面向上传播逐渐弯曲而至反射,使沙漠中的人们看到远处的景物。这称为下现蜃景。如果冷气流在下层,则可能会发生上部景物的全反射成像,称为上现蜃景。

  反射镜(mirror) 利用反射面反射光线的光学元件。通常有平面反射镜、球面反射镜和非球面反射镜三种。根据反射的程度又可分为全反射和半透半反射两种,后者常简称为分束镜。

  平面镜反射镜 通常由镀银或镀铝的平面玻璃制成。平面反射镜对实物成虚像,对虚物成实像。它是唯一不破坏光束单心性的光学元件,能形成完善的像。

  球面反射镜 反射面为球面。若球心位于受光面一侧,则称为凹球面镜,简称凹面镜;球心位于受光面另一侧,则称为凸球面镜,简称凸面镜。凹面镜是会聚镜,平行光束经它反射后会聚于一点,此点为实焦点。把点光源放在实焦点位置上,光束经反射后成为平行光束。凸面镜是发散镜,平行光束经它反射后成发散光束,反射光线的反向延长线交于一点,此点为虚焦点。汽车驾驶室两旁安置的观察镜为凸面镜,远处的物体在虚焦点前附近形成正立缩小的虚像。

  非球面反射镜 有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜、锥面和柱面反射镜等。平行光轴的光束经抛物面镜反射后会聚于抛物面的焦点,在反射式天文望远镜中做物镜,可以使遥远的星体成像于焦点处。反之由焦点发出的光束经抛物面镜反射后形成平行光束,用于做探照灯。双曲面镜和椭球面镜常用于某些特殊的光学系统中,以简化结构和改进成像质量。

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