鏡面

引言

反照曲面改變光線方向的特性，使之[分為]曲面鏡兩類：凸面鏡和凹面鏡。這些設備通常以球體表面部分構成，但非球體曲面亦存在，而最常見者便是拋物面反射鏡。

凸面鏡

凸面鏡[向外]凸出，將光線向原始光源反射。這種鏡子[只能]呈現虛像，因焦點和曲率中心不存在於鏡面之外。

平行光線反射後散逸，此因鏡面每個點的正交線指向不同。

影像[恆為]虛像、縮小、正立。此特性使凸面鏡[廣為]用途：影像[壓縮]，覆蓋視場[較]大。汽車乘客側鏡便是[此種]鏡子的範例。

凹面鏡

[與]凸面鏡[相異]，凹面鏡朝向光源[內折]反射光線。因物體與鏡面的[距離]而異，呈現[相異]影像。

鏡面[彙聚]特質，將[照射]表面的光線收集，平行光線會[匯集]於焦點。原因仍然是每個點的正交線方向不同，光線[反射]角度相異。

球面鏡與拋物面鏡

[多數]曲面鏡為球面外觀，原因[在於]易製造和通用。然而球面鏡易產生像差，平行光線反射後無法集結單一焦點。

[用於]極遠目標平行光線，如星光，拋物面鏡效果更佳，因拋物面鏡匯聚光點[比]球面鏡更[精確]。

數學分析

數學近似中，球面反射鏡[近似]於拋物面反射鏡。球面凹面反射鏡的光矩陣如下：

f 為焦點，[矩陣]元素為 C。方塊 1 和 3 的特點為角度和等於 π，方塊 2 為[弧長]一階 Maclaurin 展開式。[球面凸面鏡衍生之]光矩陣與[薄]透鏡相似。

光學儀器

• 望遠鏡：凹面鏡用於收集來自遠處物體的光線，並形成一個縮小的虛像，使物體看起來更近。
• 顯微鏡：凹面鏡用於聚集光線到微小物體上，並放大物體的影像，使它們能夠被觀察到。
• 聚光燈：凹面鏡用於將光線集中到一個狹窄的錐形束中，以產生明亮的聚光燈。

日常生活

• 化妝鏡：凹面鏡提供比平面鏡更大的視野和放大效果，適合用於化妝和護膚。
• 牙科檢查燈：凹面鏡用於聚集光線照亮患者的口腔，便於牙科檢查。
• 安全服飾：凹面鏡用於在夜間安全服飾中反射光線，提高可見度。

工業應用

• 太陽能集熱器：凹面鏡用於將太陽光聚焦到一個集熱器上，產生熱量。
• 焊接：凹面鏡用於將鐳射光聚焦到一個小點上，用於焊接和切割金屬。
• 測量：凹面鏡用於在測量儀器中產生準直的光束，以確保精確度。

表格：凹面鏡常見用途

注意：

• 凹面鏡在使用時應小心處理，因為它們會集中光線並產生強烈的熱量。
• 避免將凹面鏡對準太陽或其他強光源，以免引起火災或眼睛損傷。
• 定期清潔凹面鏡以確保其最佳性能。