在風平浪靜的日子,到深山郊遊時,常會看到波平如鏡的湖泊,有如一塊很大的平面鏡,清晰反映岸上的景物()。但到海邊看日落的時候,在海面上看到的,只是一條長長的光影,而不是太陽和天空的倒影。為何會如此的呢?
我們可以進行一項簡單的實驗,觀察激光射到平面鏡及紙上的情況()。射到平面鏡上的激光,經反射後都仍會是一束纖細的光束。而射到紙張上的激光就會四方八面的散開。為何兩者會有這樣的分別呢?
一束纖細的激光可以看成一組平行光線。在激光射到平面鏡的情況(),由於平面鏡的表面十分平滑,當平行光線照在鏡面時,光線有一致的入射角。因為反射光線需符合反射定律,所以每條反射線的方向都相同。這現象稱為單向反射 (regular reflection)。相反,當平行光線射到紙張上、而紙張表面非常粗糙(),因為法線在粗糙面的不同位置上有不同的方向,所以在不同位置上入射角有所不同,令反射線的方向也不同。這現象稱為漫反射 (diffuse reflection)。基於以上對實驗結果的理解,可知在:
由於海面起伏不定,沒有平靜的一刻,來自太陽的光線射到海面上會發生漫反射,令到反射上來的光線方向不規則,改變了光束原本的形態,不能成像。因此,到海邊看日落的時候,我們只能在海上見到一條長長的光影,而看不見太陽的倒影了。
一塊鏡子會為物件造成一個像,那麼兩塊鏡子會做成多少個像呢?要找出答案,最直接的方法就是做實驗了。如所示,先豎立兩塊平面鏡,令它們互相垂直,接着把一件物件放到鏡子間,然後觀察鏡像,會發現:
這 3 個像中,其中左右兩個是實物的像。而中間那個,其實是左右兩個像的像,是光線經過多次反射造成的效果!
在,兩塊鏡子乃互相垂直,即它們之間成 \(90{}^\circ \)。同學可以嘗試改變鏡子間的角度,如類似那般,改為 \(60{}^\circ \)、\(45{}^\circ \)、\(30{}^\circ \) 等,看看像的數目會否有甚麼變化!
所示為一種應用了多重反射的光學玩具,稱為萬花筒 (Kaleidoscope)。大家有玩過萬花筒嗎?只需往萬花筒的筒眼裡一看,就會見到萬花筒內色彩繽紛的對稱圖案()。轉動萬花筒的時候,還會見到這些圖案會不斷轉變,非常有趣!那麼萬花筒的原理是如何的呢?原來萬花筒內裝了幾塊平面鏡(見),平面鏡之間放了一些色彩繽紛的碎石或小珠。藉着光線於筒內鏡子的多次反射,那麼平面鏡就會造成很多鏡像,組合成一幅對稱圖案。