
【机】 normal
【机】 normal
在汉英词典框架下,"法线"对应的英文术语为"normal line",指几何学中垂直于曲线或曲面某一点的直线或向量。其核心含义可分解为以下三个维度:
几何学定义
法线在平面几何中特指与切线垂直的直线,在三维空间中延伸为与切平面垂直的向量。该定义源自《数学术语标准词典》几何分册(高等教育出版社,2012版),遵循笛卡尔坐标系下的向量正交性原则。
计算机图形学应用
作为三维建模的核心参数,法线向量决定物体表面的光照渲染效果。美国计算机协会(ACM)图形学特别兴趣组SIGGRAPH的技术文档指出,法线贴图技术通过微调表面法线方向实现材质细节模拟。
光学物理延伸
在斯涅尔定律(Snell's Law)中,法线作为入射角与折射角的测量基准线。诺贝尔物理学奖得主Steven Chu在《现代光学基础》中强调,介质界面的法线方向直接影响光的传播路径计算。
该术语的多学科应用印证了法国数学家Élie Cartan在《微分几何讲义》中的论断:法线概念是连接抽象数学与工程实践的关键纽带。
法线是一个跨学科的几何概念,主要描述垂直于物体表面或曲线的方向。以下是其核心定义和应用解析:
几何学角度
法线指平面上垂直于曲线在某点切线的一条直线,或曲面上垂直于该点切平面的直线。例如,在球体表面某点,法线方向即为该点指向球心的半径方向。
方向性特点
对于立体表面,法线有正负之分:
物理学(光学)
在平面镜反射中,法线是过入射点且垂直于镜面的直线,用于计算入射角与反射角的关系。
计算机图形学
法线以三维向量表示,用于:
地理测量学
大地测量中,法线是地球椭球面上某点的垂直线,用于定义地理坐标系中的经纬度。
对于平面方程$ax + by + cz + d = 0$,其法线向量为$vec{n} = (a, b, c)$;曲面上某点的法线可通过偏导数计算得出,例如参数曲面$vec{r}(u,v)$的法线为: $$ vec{n} = frac{partial vec{r}}{partial u} times frac{partial vec{r}}{partial v} $$
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