
【化】 mirror reflection
鏡面反射(Specular Reflection)是指光線或電磁波在光滑表面上發生的反射現象,其特點是入射角等于反射角,且反射光線具有高度方向性,形成清晰的鏡像效果。以下是詳細解釋:
物理本質
當平行光線照射到理想光滑表面(如平面鏡、抛光金屬)時,所有光線遵循反射定律:
來源:《物理學名詞》全國科學技術名詞審定委員會(2019)
漢英對照
來源:《英漢光學名詞詞典》科學出版社(2021)
方向性
反射光線集中向特定方向傳播,形成高亮度反射斑(如鏡中成像、水面反光)。
來源:中國光學學會《光學技術手冊》
表面要求
表面粗糙度遠小于入射光波長(如可見光波長≈400-700nm),典型應用包括:
來源:ISO 10110《光學和光子學光學元件表面公差标準》
光學工程
望遠鏡、顯微鏡依賴鏡面反射聚焦光線,減少像差。
來源:美國光學學會(OSA)《應用光學》期刊
計算機圖形學
3D渲染中通過雙向反射分布函數(BRDF) 模拟鏡面反射,增強材質真實感。
來源:ACM Transactions on Graphics(計算機圖形學頂刊)
特性 | 鏡面反射 | 漫反射 |
---|---|---|
表面狀态 | 光滑(粗糙度<波長) | 粗糙(粗糙度>波長) |
光線方向 | 定向集中 | 各向均勻散射 |
成像能力 | 形成清晰虛像 | 不成像,僅照亮表面 |
實例 | 鏡子、平靜水面 | 紙張、牆面 |
權威參考來源:
鏡面反射是光學中的基本概念,指光線在光滑表面(如鏡子、抛光金屬或平靜水面)上發生的規則反射現象。其核心特征如下:
反射定律
遵循入射角等于反射角的規律,數學表達為:
$$
theta_i = theta_r
$$
其中$theta_i$為入射光線與法線(垂直于表面的虛線)的夾角,$theta_r$為反射光線與法線的夾角,且入射光線、法線、反射光線三者共面。
成像特點
平行入射的光線經反射後仍保持平行,因此能在光滑表面形成清晰、完整的虛像。例如鏡子能還原物體細節,水面倒影呈現對稱性。
應用領域
廣泛應用于光學儀器(如望遠鏡反射鏡)、激光系統(利用鏡面反射控制光路)、建築玻璃幕牆等場景,依賴其定向反射特性實現光能的高效傳輸或成像。
與漫反射的區别
鏡面反射發生在原子級光滑表面(粗糙度小于光波長),而漫反射源于粗糙表面使光線向各方向散射。例如紙張看似平整,但在微觀層面凹凸不平,導緻光線無規則反射。
需注意:現實中絕對理想的鏡面反射不存在,但金屬鍍膜玻璃等材料可接近這一狀态。
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