有一种光学装置，在最好的光学装置里，我们早上起床，在刷牙的过程中，常常看见一面镜子。镜面根据光线的反射规律工作。在两种不同的材料之间，若其光滑程度达到一定程度，则光将以同一角度被折射，这就是我们所说的“镜面反射”。我们早已对镜子里的自己习以为常，但同时又有一个疑问：为何这面镜子只会把两边翻过来，而不会把下面翻过来？
在网络上，这个话题引起了 200 多万的关注。
图片来源网络
为什么镜子里的你左右反，上下不反？
对着一面镜子，有一个很有意思也很普遍的问题：“为何你在镜中会看到自己，而不会看到上面和下面呢？”
图 2：平面反射镜的成像方式[2]
实际上，镜面影像即无左右、无上、下两种对称。
之所以会产生这样的问题，是因为人们常常把自己当成一个参考，而忽略了自己的镜像。确切地讲，是指一面镜子把光从一个表面上折射出来，这样一个对象的影像就会在它的后面形成一个对称的影像。这样，在镜子的竖直轴线（也就是向前和向后），这样，对象的前面和后面的位置就会颠倒过来，同时，对于镜子，左边，右边，下面和下面的位置都是一样的。
图 3：镜面对称坐标参考[3]
这样说也许不太明白，但假如在镜子里改变一下指引方向的方法，那就很明显了。假如我们静止不动，面向着镜子，面向北方，镜子面向南方，只要我们移动东方的手掌，镜子里的人就会移动东方的手掌，反过来也会移动东方的手掌。但是，如果我们把手指着北方，那么镜子里的人就会朝南，这就是所谓的“里外反”了。
换句话说就是镜子反转的是物体相对于镜面的前后方向，而非左右或上下。因为人体的两侧对称以及观测角度的原因，我们的感觉呈现一种“左-右”的状态，而上、下两个方位都是与镜子相平行的，所以不会出现反向。
有了这么多的镜面，自己能做什么？
根据光学原理，利用多面镜面，调节入射光（也就是光源）与镜面的相对位置，实现对目标物体的定向。
首先是一种可以在中学物理课堂上看到的潜望镜，可以让人在墙壁上看到外面的景象。
而由两个平行的镜面相互粘接而成的镜面称为偶镜。偶镜还有一个很有意思的地方，那就是：你走到镜子前，把自己的姿势调整到和镜子里的脸一样，你会感觉到一种截然不同的感觉，你抬起右手，里面的人也抬起了你的右手，你合上了左手，里面的人也跟着合上了。
另外，当你把闪光灯对准你的脸颊，把光线打到90度的镜子上时，就会产生刺眼的反射。这是由于双折射镜子经过两遍后，光线与入射光线是平行的，所以光线直接进入眼睛。
图4：双曲反射镜的基本原理
如果在两块镜面上加上一块与三块镜面相垂直的镜面，则构成了一种有三对偶镜面，不论从哪个方向射出的光线，经过二次或三次反射后，都会与入射光束平行。角度反射器的应用很多，比如自行车的尾部，它是由很多角度反射器构成的，但事实上，每一面后的镜子都是平行的，所以反射出来的光线会分散开来，方便驾驶员观察。
图5：反光镜在单车上的应用：编辑制作
更令人惊奇的是，月亮上还有人工角度反射镜。1969年7月21日，美国的阿波罗11号完成了登月，这也是人们首次踏足月球地表，由登月者携带的一组反射式激光反射器阵列在了月球的指定地点，测量出了两颗行星之间的距离为383911.218 km，这可真是一面完美的“镜子”！
图6：Apollo11反射器阵列
而在摄影界，也有一种特殊的拍摄方式，那就是单镜头摄像机。它的特点是它的取景器的设计。它的透镜同时也是获取场景的镜子，在拍摄透镜和数字摄像机的光敏部件间设有一个反射镜，该反射镜与光学轴成45度角度。图像经过反射镜，因此在机体上部的焦点聚焦屏幕上显现出来，透过取景器与五棱柱，摄影者能够看到取景物，因此，可以忽略差，并且更亮。在摄影过程中，当镜子向上升起（在下面的图片②）时，光可以到达光敏器件。
图7：单镜头单镜头镜头的使用|图片来源：维基
那是什么样子的？
我们平时使用的镜面，都是在镜面的背面。如果你走近了看，就会看到镜面上有一个小小的重影，这是家庭玻璃的涂层和反光的原因。反射镜的好坏与入射光（也就是光源）的波长以及镀膜的表面质量有关。
在一些特殊的场合，如在激光器等场合，采用高反射率的反射镜，可以将激光器的输出功率提高一倍，而且一次反射后的图像不会发生畸变，也不会产生重叠的阴影，可以很好地恢复被测物体的本来面貌。然而，一般的镜面具有较低的反射率和无波长选择性，且容易出现“双影”现象，严重影响成像效果。
在高精度装备中，光学元件的重影、低反光等现象是不能容忍的，任何一个细微的像差都有可能引起器件的不正常工作，造成重大的影响。采用特种涂层技术制备的涂层镜面可以有效地增强对某些波段的光线的反射率，从而获得高强度、高精度、高质量、高质量的成像质量和真实的颜色。
镜面，虽然只是一个普通的零件，但其中却包含了大量的光学理论与制造技术。从人们的梳妆打扮到高档的光学设备，镜面都扮演着无可替代的角色。
网友评论