抛物面鏡的意思、抛物面鏡的詳細解釋

抛物面鏡的解釋

反射面與抛物面的反射鏡。将發光點放在抛物面鏡的主焦點上，光線經鏡面反射後都平行于主軸射出。追光燈、探照燈内都有一抛物面鏡，使光源位于其焦點就能得到定向照明的平行光束。反之，平行于主軸的入射光經抛物面鏡反射後都将會聚在焦點上。如微波通信接收天線采用抛物面結構，使微弱信號會聚并加強。

詞語分解

• 抛的解釋 抛 ā 投，扔：抛擲。抛撒（亦作“抛灑”）。抛售。 舍棄，丢下：抛棄。抛荒（任由土地荒蕪，不繼續耕種）。抛卻。抛頭露面。 扔擲 筆畫數：； 部首：扌； 筆順編號：
• 鏡的解釋 鏡 （鏡） ì 用來映照形象的器具：鏡子（亦指“眼鏡”）。鏡台。鏡匣。鏡奁。銅鏡。穿衣鏡。 利用光學原理制造的各種器具，上面的鏡片一般用玻璃制成：鏡頭。鏡片。眼鏡。胃鏡。凸鏡。凹鏡。三棱鏡。望遠鏡。顯

專業解析

抛物面鏡是一種具有特定幾何形狀的光學元件，其反射面為旋轉抛物面（由抛物線繞其對稱軸旋轉形成的曲面）。根據幾何光學原理，平行于抛物面主光軸入射的光線經反射後會彙聚于焦點；反之，置于焦點的光源發出的光線經反射後形成平行光束。該特性使其在天文望遠鏡、衛星通信、太陽能聚光器等領域具有關鍵應用價值。

一、核心定義與幾何特性

1. 曲面形态

   抛物面鏡的反射面滿足二次曲面方程 ( z = frac{x + y}{4f} )（其中 ( f ) 為焦距）。這種曲面能将平行入射光精确聚焦于一點（焦點），其光學效率顯著優于球面鏡（存在球差）。

2. 焦點性質

   根據抛物線定義，焦點（F）到準線的距離等于曲面上任意點到焦點的距離。這一幾何特性決定了光線反射的彙聚規律，即所有平行于光軸的入射光必然交彙于焦點。

二、光學原理與應用

1. 反射定律的實現

   由菲涅爾反射定律可知，入射角等于反射角。抛物面的獨特曲率确保平行光反射後路徑嚴格相交于焦點，該特性被廣泛應用于：

   • 天文觀測：大型反射式望遠鏡（如哈勃望遠鏡）利用抛物面主鏡收集遙遠天體的微弱光線。
   • 通信技術：衛星地面站通過抛物面天線定向收發微波信號，實現高增益傳輸。

2. 能量彙聚應用

   在太陽能領域，抛物面聚光器（如太陽能爐）可将陽光聚焦産生高溫，據研究其焦斑溫度可達3500°C以上，適用于材料熔煉與清潔能源發電。

三、權威文獻參考

• 《光學原理》（Max Born, Emil Wolf著）：系統論證了抛物面消除球差的數學基礎，指出其是理想平行光成像的唯一二次曲面。
• 中國科學院《現代光學手冊》：詳述抛物面鏡在激光準直系統中的設計标準，強調焦距與口徑比的工程優化方法。
• 美國光學學會（OSA）期刊：多篇論文驗證了納米級抛物面鏡在量子通信光源制備中的突破性應用。

注：本文定義部分參考《物理學名詞》審定版（全國科學技術名詞審定委員會），應用案例援引中國航天科技集團《衛星通信技術白皮書》（2023版）。

網絡擴展解釋

抛物面鏡是一種反射面呈抛物線形狀的光學鏡面，其核心功能是通過幾何特性實現光線的聚焦或平行傳播。以下是詳細解釋：

一、基本特性

1. 形狀與原理
   抛物面鏡的曲面符合抛物線方程，這種幾何結構使得平行于主軸的光線經反射後會聚于焦點；反之，若光源置于焦點處，反射光線則會形成平行光束。數學表達式可簡化為抛物線方程：
   $$ y = 4ax $$
   其中焦點位于$(a,0)$。

2. 雙向作用

   • 聚焦功能：如天文望遠鏡利用抛物面鏡将遙遠天體的微弱光線聚焦成像。
   • 平行光生成：探照燈、汽車頭燈通過焦點光源産生定向照明光束。

二、主要應用

1. 照明設備：探照燈、車燈等利用焦點光源生成高強度平行光。
2. 能源與通信：太陽竈聚焦太陽能，雷達和微波天線增強信號接收效率。
3. 科研儀器：反射式天文望遠鏡通過抛物面鏡觀測天體。

三、其他信息

• 拼音/英文：拼音為pāo wù miàn jìng，英文對應paraboloidal mirror或parabolic reflector。
• 對比優勢：相比平面鏡，抛物面鏡的光線聚焦效率更高，適合需要定向或集中光線的場景。

如需進一步了解技術參數或曆史發展，可參考光學工程相關文獻。

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