红外与激光工程
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浅析镜面反射与漫反射

  一、对概念的理解

  1.定义:镜面反射是指一束平行光投射到平面镜、平静的水面等表面光滑的物体上,反射光平行射出(如图1);漫反射是平行光射到凹凸不平(粗糙)的物体表面上反射时反射光不再平行,而是射向各个方向(如图2)。

  2.理解误区:光发生镜面反射时反射光线一定是平行的;而发生漫反射时,反射光线一定是不平行的。这是部分同学断章取义的错误理解。

  3.正确解析:那么如何正确理解镜面反射和漫反射呢?简单地说:镜面反射就是光照射到光滑物体表面上发生的反射,反射光是否平行取决于入射光线,如果入射光是平行的,则反射光就平行,如果入射光线不平行,则反射光线也不平行;漫反射是光照射到粗糙的物体表面上发生的反射,不管入射光线是否平行,反射光线都可能是不平行的。更简单一些的理解就是只要是光滑表面发生的反射就是镜面反射,只要是粗糙物体表面发生的反射就是漫反射,与入射光线是否平行无关。

  二、镜面反射与漫反射的异同

  1.镜面反射和漫反射的不同点:

  (1)反射面不同:镜面反射的反射面是平整光滑的;漫反射的反射面是凹凸不平(粗糙)的。

  (2)对平行光反射方向不同:镜面反射入射光是平行的,反射光也是平行的。漫反射入射光是平行的,反射光则是射向各个方向的。

  (3)观察反射光的区域不同:镜面反射的反射光较集中地射向某一方向,因此有些区域能看见反射光,其他区域就看不见反射光。黑板“反光”就是这个原因。漫反射的反射光向着各个方向,所以从各个方位都能看见反射光。

  2.镜面反射和漫反射的相同点:都是光的反射现象,都遵守光的反射定律。

  3.镜面反射和漫反射都不是绝对的。如镜子对太阳光的反射是属于镜面反射,但我们还是可以从各个方向看见镜面,只是较暗而已,说明镜面还是把少量的光线反射到其他方向。微波荡漾的湖面对太阳光进行漫反射,产生的“波光粼粼”说明湖面局部发生了镜面反射。

  三、镜面反射与漫反射产生的原因

  我们用一张表面平整的硬纸片表示平面镜,垂直地刺上大头针表示一根根的法线(如图3甲),每根法线是平行的。平行的入射光线射向镜面,每根入射光线的入射角是相同的(图3乙),根据反射定律,反射角也必定相等,所以反射光线也是平行的(图3丙)。由于反射光线比较集中,在这个方向看物体表面特别明亮,从其他方向看比较暗淡。如果我们把硬纸片弄弯、折皱,硬纸片表面就变得凹凸不平了,法线也就不平行了(如图4甲),由于入射光线的方向不变,各条入射光线的入射角就不等(图4乙),各反射光线的反射角也就不相等了,反射光线射向各个方向(图4丙),因此可以从各个方向都能看清物体。

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