為什麼您看不到在紙上反射的圖像?假設您將筆放在紙的前面,即使光線來自其他來源,擊中了筆,向後反射,再擊中了紙,也沒有反射。
以下“射線圖”有什麼問題,為什麼甚至沒有發生這種情況,並且筆的圖像沒有在紙上形成(右側是紙)?
那時候 當您將火炬照在紙上時,您能看到火炬的圖像嗎?
當在筆前面放一個凸透鏡時,為什麼現在可以在紙上看到筆的圖像?
為什麼您看不到在紙上反射的圖像?假設您將筆放在紙的前面,即使光線來自其他來源,擊中了筆,向後反射,再擊中了紙,也沒有反射。
以下“射線圖”有什麼問題,為什麼甚至沒有發生這種情況,並且筆的圖像沒有在紙上形成(右側是紙)?
那時候 當您將火炬照在紙上時,您能看到火炬的圖像嗎?
當在筆前面放一個凸透鏡時,為什麼現在可以在紙上看到筆的圖像?
因為實際情況看起來像這樣:
您的筆(大概)不是由類似鏡面的拋光金屬製成的,而是由漫反射光的木材或塑料製成的。這意味著筆的各個部分發出的光會散佈在整個紙張上(當然,還有其他方向),因此不會在紙上投射出清晰的圖像。
(而且,由於紙張本身也是漫反射器,因此撞擊紙張的所有光會再次向各個方向散射,並且其中一些最終會落到您的眼睛上。如果用鏡子更換紙張,則只有來自正確方向的光線才有可能被反射到您的眼睛,因此您會看到清晰的反射圖像。)
好的,那為什麼筆至少不能在紙上形成模糊的圖像呢?好吧,實際上確實如此。
這是我剛用手機拍的照片。抱歉,它有點暗,我想確保自己沒有燒光。
如果仔細仔細地觀察,您會在鉛筆附近的紙上看到一點點淡黃色的跡象,而在筆附近看到的是一點紅色。這些淡淡的顏色是由筆和鉛筆反射到紙張上的光線引起的。但是它們不是很亮,因為擊中紙張的大部分光線仍然來自其他方向(主要是照亮場景的燈),並且不是很清晰,因為光線確實會從筆和鉛筆上反射出來傳播到各個方向。
以防萬一您在屏幕上看不到它,這是同一張照片,其顏色級別已調整為最大對比度:
我敢打賭,您現在可以看到它。看起來好像筆和鉛筆在發光……從技術上來說當然是。當然,不是用它們的自己的光,而是用照亮它們的燈的反射光,就像月亮在反射的陽光下發光。
作為獎勵,如果您仔細觀察,還可以在鉛筆附近的紙上看到一些較亮的點。這些是鉛筆上的光澤印刷品的鏡面反射。因此,實際上我們在同一張圖片中同時展示了漫反射和鏡面反射。
您將不會看到筆在紙上形成的真實圖像,也不會看到筆在紙上的反射所產生的虛擬圖像。
您看不到在紙上形成真實圖像的原因是筆的散射光正在發散,並且要查看圖像,筆上單個點的所有光線必須會聚到一個點上。紙。這就是為什麼將聚光鏡放置在正確的位置會形成圖像的原因。
之所以看不到反射的虛像,是因為紙張的反射是漫反射而不是鏡面反射,即入射光線是隨機散射的,而不是“入射角等於反射角”。
當來自同一點的多條光線在另一點再次相遇時,便會形成真實的圖像。沒有光學元件,光線只會沿自己的不同方向傳播,不會再相遇。因此沒有圖像。
當在筆前面放一個凸透鏡時,為什麼現在可以在紙上看到筆的圖像?
因為凸透鏡使光線彎曲,所以源自筆上任何給定點的發散光線(只要它比焦點還遠)就會在另一側開始會聚。基本規則是,穿過透鏡中心的光線會通過焦點,而平行於光軸的光線會通過焦點。
這些規則允許您通過鏡頭追踪三種不同的光線,並且它們在另一側相交的位置處,存在真實的圖像(如果它與一張紙重合,則可以看到該圖像)。您也可以追踪其他射線,但這需要更高級的分析幾何。
什麼時候將火炬照在紙上就能看到火炬的圖像?
我說的是一個真正的火炬-就像一根棍子,一根燃燒的碎布纏繞在一端,您不會。您只會在紙張離割炬更近的地方看到一個照亮的地方。
如果您談論的是電子種類,則大多數都是反射鏡,也就是說,它們在發光元件後面裝有拋物面鏡。
應該安裝鏡子,使發光元件比焦點更靠近鏡子,在這種情況下,沒有真實圖像,而是鏡子後面有虛像。如果光線不是太亮而不能直接進入虛像,則可以直接看到虛像。
但是有時鏡子安裝得離發光元件太遠(或者可以將其放置在可變焦點燈中),然後在可以投射在紙上的光線之前會有真實的圖像。
在鏡子中,根據“ 反射定律”,光極有可能僅以一個角度反射(我不知道為什麼會這樣)。在紙上,它還可能在所有其他方向上反映出來。因此,在紙上,鉛筆的圖像被從環境中所有其他位置擊中的光線淹沒。筆上每個點的光都會擊中紙張上的每個點,從而有助於擴散其自身的圖像。
使用鏡頭,如果唯一撞擊紙張的光是通過鏡頭,或者至少其他光線足夠暗,您將只能在紙上看到筆的圖像。同樣,鏡頭必須在正確的距離上,以便它將所有從筆上的一個點到紙張上的一個點的所有光線聚焦。在這種情況下看到圖片的原因是,從鏡頭的角度看,筆上的每個點(筆上只有一個點(或那裡的任何其他東西))都會碰到紙。這意味著從該點在紙上反射的所有光僅來自筆上的一個點。
手電筒將發出定向光,因此,來自手電筒上一點的光僅會碰到紙張的一部分。由於光比來自環境的光要亮得多,因此射入您的眼睛的光將僅來自手電筒上的一個點,從而重現了手電筒的圓形。
這裡有一些草稿插圖。藍色是直射眼睛的光線,紅色是直射眼睛的光線。
發生了幾件事,使鏡子和紙對光的反射不同。
首先,如果您在顯微鏡下檢查紙的表面,您會看到非常粗糙的表面。這種粗糙度具有散射光的作用。想像一下試圖在覆蓋有各種尺寸岩石的桌子上打乒乓球。乒乓球會意外地反彈。相反,鏡子對光非常光滑,因此光可以在可預測的方向上反射。
另一個區別是材料的電導率。光是電磁的,會與電子相互作用,從而改變其運動。大多數電子與特定原子鍵合,因此它們的運動範圍受到限制。電導體還具有一些可以在原子間自由游動的電子。通過使金屬具有光澤,我們可以看到這種額外的遷移率。鏡子中的銀是很好的導電體,玻璃使銀保持光滑並保護其免受空氣污染。結合使用後,表面非常光滑,具有最大的金屬光澤。
相反,該紙表現出另一種現象。可以吸收光,並將其能量重新發射為一種顏色,與顏色的關係比與光源的關係更大。通過檢查黑色(紫外線)下的許多東西可以看出這一點。有些物體看起來很暗。即使黑色燈泡不提供該波長的光,其他光源也會在紫外線下發出白色或特定顏色的光。人工產品及其包裝經調整對人們有吸引力,尤其如此。例如,比較在普通照明下都是白色的紙張和泡沫聚苯乙烯。在紫外線下,紙張通常會發出明亮的白色光,但泡沫聚苯乙烯會顯得暗淡無光。發生這種情況是因為紙張吸收了不可見的UV能量,並成為可見光的來源。其中某些情況也發生在普通照明下,並有助於紙張的亮度。
光以相似的強度沿所有可能的方向從筆上散射,因此紙張的一個點被來自筆所有點的散射光照亮,並且一個點的圖像非常模糊。僅當紙上的某個點僅從某個點或筆上的一小部分發光時(例如使用鏡頭或照相機遮蓋物時),才能獲得更好的圖像: https://en.wikipedia.org/ wiki / Camera_obscura
反射或拋光的表面尊重並保持入射光束在其點上的角度接近性。出射強度分佈圖中保留的入射強度的角度接近度越小,表面看起來越瀰漫和“無光澤”
(我是OP,這是我可以從答案中得出的解釋。我不確定這是正確還是正確,有人可以指出嗎?)
當其他光源發出的光在X上反射並反射回我們的眼睛時,我們看到了X物體/ X物體本身發出光。有兩個因素決定著我們是否可以在屏幕上看到物體的反射(紙張/鏡子等)
在紙和筆的情況下(1)偏低,而(2)在隨機方向上的散射反射使它甚至更低,這就是為什麼反射幾乎看不見的原因。
在紙張和手電筒的情況下,雖然(2)相同,但(1)很高,因此我們可以在屏幕上看到手電筒。對於激光而言,(2)的強度更高,這就是為什麼從各個方向都可以清楚地看到一小束激光的原因((1)中的散射反射使得可以從各個方向均勻地看到)。
在紙和筆帶有凸透鏡的情況下,雖然(2)和(1)都相同,但凸透鏡會將從筆發出的所有光線聚焦到屏幕上的單個點(這是一個近似,但大致可以),這使強度非常高。現在,事情與胡椒和激光的事情一樣。
我不敢相信在這裡張貼了多少廢話,以及對那些無意義的答案授予了多少贊成票。我們被告知這是因為筆沒有像鏡子一樣打磨,而不是因為紙沒有像鏡子一樣打磨。但這無法解釋為什麼您可以在鏡子中看到同一支筆的反射。
落在鏡子上的光在入射和反射角度相同的方向上被反射。落在白紙上的光會被反射但會散射,從碰到紙的位置向各個方向傳播。