
【化】 mirror reflection
镜面反射(Specular Reflection)是指光线或电磁波在光滑表面上发生的反射现象,其特点是入射角等于反射角,且反射光线具有高度方向性,形成清晰的镜像效果。以下是详细解释:
物理本质
当平行光线照射到理想光滑表面(如平面镜、抛光金属)时,所有光线遵循反射定律:
来源:《物理学名词》全国科学技术名词审定委员会(2019)
汉英对照
来源:《英汉光学名词词典》科学出版社(2021)
方向性
反射光线集中向特定方向传播,形成高亮度反射斑(如镜中成像、水面反光)。
来源:中国光学学会《光学技术手册》
表面要求
表面粗糙度远小于入射光波长(如可见光波长≈400-700nm),典型应用包括:
来源:ISO 10110《光学和光子学光学元件表面公差标准》
光学工程
望远镜、显微镜依赖镜面反射聚焦光线,减少像差。
来源:美国光学学会(OSA)《应用光学》期刊
计算机图形学
3D渲染中通过双向反射分布函数(BRDF) 模拟镜面反射,增强材质真实感。
来源:ACM Transactions on Graphics(计算机图形学顶刊)
特性 | 镜面反射 | 漫反射 |
---|---|---|
表面状态 | 光滑(粗糙度<波长) | 粗糙(粗糙度>波长) |
光线方向 | 定向集中 | 各向均匀散射 |
成像能力 | 形成清晰虚像 | 不成像,仅照亮表面 |
实例 | 镜子、平静水面 | 纸张、墙面 |
权威参考来源:
镜面反射是光学中的基本概念,指光线在光滑表面(如镜子、抛光金属或平静水面)上发生的规则反射现象。其核心特征如下:
反射定律
遵循入射角等于反射角的规律,数学表达为:
$$
theta_i = theta_r
$$
其中$theta_i$为入射光线与法线(垂直于表面的虚线)的夹角,$theta_r$为反射光线与法线的夹角,且入射光线、法线、反射光线三者共面。
成像特点
平行入射的光线经反射后仍保持平行,因此能在光滑表面形成清晰、完整的虚像。例如镜子能还原物体细节,水面倒影呈现对称性。
应用领域
广泛应用于光学仪器(如望远镜反射镜)、激光系统(利用镜面反射控制光路)、建筑玻璃幕墙等场景,依赖其定向反射特性实现光能的高效传输或成像。
与漫反射的区别
镜面反射发生在原子级光滑表面(粗糙度小于光波长),而漫反射源于粗糙表面使光线向各方向散射。例如纸张看似平整,但在微观层面凹凸不平,导致光线无规则反射。
需注意:现实中绝对理想的镜面反射不存在,但金属镀膜玻璃等材料可接近这一状态。
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