
【化】 paraboloidal mirror
抛物面镜(Parabolic Mirror)是一种具有特定几何形状的光学元件,其反射面为旋转抛物面(paraboloid of revolution)。在光学系统中,它利用抛物面的几何特性将平行于光轴入射的光线精确聚焦到焦点(focal point),或将置于焦点的点光源发出的光线反射成平行光束。其核心原理源于抛物面的数学定义:抛物面上任意一点到焦点(focus)的距离等于该点到准线(directrix)的垂直距离。
几何结构与光学功能
抛物面镜的反射面由抛物线绕其对称轴(光轴)旋转而成。根据抛物线的性质,所有平行于光轴入射的光线(如来自遥远天体的光线)经镜面反射后,会严格汇聚于焦点处。反之,若将点光源置于焦点,其发出的光线经反射后将成为平行于光轴的光束(如探照灯、激光准直器)。这一特性使其在天文望远镜(如反射式望远镜)、卫星通信天线和太阳能聚光器中具有关键应用。
数学基础
标准抛物线方程为 ( y = frac{1}{4f} x ),其中 ( f ) 为焦距(focus-to-vertex distance)。在三维空间中,旋转抛物面方程为: $$ z = frac{x + y}{4f} $$ 这一几何结构确保了光路的精确会聚或准直,避免了球面镜的球差问题。
类型与变体
抛物面镜的设计基于几何光学中的反射定律(入射角等于反射角)及圆锥曲线性质,经典文献见《光学手册》(Handbook of Optics)。
国际标准 ISO 10110 对光学元件(包括抛物面镜)的表面精度、面形误差有详细规范,确保其成像质量。
欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)使用抛物面主镜收集星光,技术参数见其官方技术文档。
注:因搜索结果未提供直接链接,参考文献依据光学领域权威出版物及国际标准标注,实际引用时建议查阅具体文献或标准原文。
抛物面镜是一种具有特殊几何形状的光学装置,其反射面呈抛物线曲面。以下是其核心特点和应用的综合解释:
抛物面镜通过抛物线曲面的几何特性实现光线聚焦或平行反射。当光源位于抛物面的焦点时,反射光线会形成平行光束;反之,平行入射的光线会被反射聚焦于焦点处。这种双向光学特性是其广泛应用的基础。
抛物面镜的英文术语为 paraboloidal mirror 或 parabolic reflector。相较于平面镜,其聚焦效率更高,但加工精度要求也更高。
如需了解具体设备中的抛物面镜参数(如焦距公式),可进一步提供应用场景,我将补充相关数学表达式。
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