镜面反射和漫反射

这一节我要讲的是反射 这一节我要讲的是反射 大多数人应该知道什么是反射 今天我将讲得更具体一些 反射有两种类型 任意反射都属于其中一种 或介于两者中间 反射有两种 我画一下 第一种是人们一般说反射时所指的 也就是镜面反射 假设这是镜子表面 有一条光线射入 物理学中 这条光线叫入射光线 入射光线射向镜子的反射面 我写一下 这是入射光线 射向表面 然后反射出去 反射时角度一样 沿另一方向 它会射到表面 然后像这样反射出去 反射出去的光线就是反射光线 反射光线 玩过镜子的人肯定知道 等一下我有几张图片要展示 下次你们照镜子时也可以观察下 入射角和反射角 两者是相等的 我先定义一下 首先对镜面作一条垂线 首先对镜面作一条垂线 这个角就是入射角 θ是角的常用表示符号 入射线同垂线的夹角是入射角 入射线同垂线的夹角是入射角 垂线和蓝色射线的夹角则是反射角 垂线和蓝色射线的夹角则是反射角 对于镜子这样能够镜面反射的表面 对于镜子这样能够镜面反射的表面 入射角等于反射角 我这里有几张图 这就是镜面反射的例子 太阳光照射到山上 等下我会讲到漫反射 这是山上的情况 这里是漫反射 因此山上看不到太阳的像 只看到白色 白色光线分散到各个方向 有一些光线射到水上 我将匹配山上面的部分 这是山上面的部分 而这是这部分对应的反射部分 这里 光线从山的这部分射出 抵达水面这里 然后经过镜面反射 抵达我们的眼睛 这里其实是直接射向我们的眼睛 不过为了清楚说明问题 假设眼睛在这里 光线其实是直接射入我们眼中的 但这样画显然更好懂 我讲了 入射角等于反射角 先画一条垂线 不大好看清楚 这个角 这个角是入射角 这是垂线 射入水面的光线 同垂线的夹角是入射角 而这个角 看起来有些不一样大 这是由于视角的原因 这是反射角 入射角和反射角应该相等 你们也可以换个方式考虑 有时我觉得这样更容易考虑 如果说入射角=反射角 如果说入射角=反射角 那么这个角 也应该等于这个角 我有时候觉得这更容易理解 光线同实际表面之间的夹角相等 光线同实际表面之间的夹角相等 与之前的角不同 但如果这=这 必然有这=这 因为这两个加起来是90度 这两个也是 这是另外一种考虑方式 我沿水面画一条直线 也就是说这个角 等于这个角 这里的反射也是一样 太阳光首先到水面 然后通过水面反射 然后到我们的双眼 我们既可以说这个角等于这个角 也就是入射光线同水面之间的夹角 等于反射光线同水面之间的夹角 也可以作一条水面的垂线 然后说入射角 也就是入射光线同垂线之间的夹角 等于反射角 还是由于视角 这里不容易看清楚 大概意思是到了 我建议你们到镜子前好好琢磨琢磨 看光线是如何从物体到镜子 然后反射到你的眼睛里 这是一个很有趣的事情 以上是镜面反射 下面考虑另一类反射 即漫反射 这类反射也许并不那么直观 但它无处不在 漫反射 漫反射时 表面不平滑 不再是之前我们看到的镜面 我将这种表面放大一下 漫反射中 表面大概是这样的 我明确一下 镜面反射中 任意光线射入时 入射角都等于反射角 这是镜子的情况 两者总相等 如果入射比较陡 反射也会比较陡 这就是镜面反射 对于漫反射 则会发生一些疯狂的事情 因为这里没有光滑的表面 或者说构成表面的分子对光线做了各种疯狂的事情 如果从这个方向射过来 这一点处 反射也许是这个方向 如果是这个方向射入 就算与原光线平行 反射光线突然就不平行了 还是平行光线射入 反射光线则可能沿这个方向 我想你们应该是懂了 如果从这边来 光线可能射到这个方向 如果从这里射入 还是平行光 反射可能沿这个方向 因此漫反射的一般思想是 反射光线会沿各种疯狂的方向前进 都被打乱了 假设这里是太阳的像 我就不具体画了 假设这些光线直接来自于太阳 反射后会保留像 反射出太阳的像 但这里 来自太阳的光线 不会反射往一个方向 到处都只是太阳的一部分 发生的层面非常小 因此就只能获得光 关于实际像的信息就都丢失了 想知道哪有漫反射 看看房间周围吧 房间里非镜面的都在发生漫反射 比如这里的山就是漫反射 光来自太阳 但反射后朝各疯狂的方向 因此山上看不到天空的像 而水则是镜面反射 因为它非常光滑 保留了像 入射角=反射角 这就是光滑表面所产生的镜面反射的性质 而树 则是漫反射 我明确一点 白色光 包含光谱中所有颜色的光 这方面以后还会做更多视频 白色是光谱中所有颜色的光混在一起 但这里没得到像 再看树 所有颜色的光从太阳照射到树上 而树 可以参阅光合作用相关视频 会吸收所有频率的光 除了绿光 因此绿光被反射给我们 这也是一种漫反射 因此树上看不到镜面反射的像 我再简单讲一点 这里是二次反射 也就是右边这张图 太阳被水面反射 太阳通过镜面反射 在水中成像 太阳通过镜面反射 在水中成像 光从太阳出发 到这里被水面反射 然后光线射到这个光滑表面 然后再射向我们的眼睛 还是一样 入射角=反射角 任何情况都是如此 还是一样 入射角=反射角 任何情况都是如此 只是这里图像稍微有些扭曲 这不是完全平滑的表面 所以成像复杂一些 我请你们好好想一下 这很有趣 对着任何镜面反射的平面考虑下这些角度