引言

曲面鏡的奧妙在於它們能彎曲光線，分為凸面與凹面兩種。常見的曲面鏡形狀是球面，但也有拋物面等特殊形狀。

凸面鏡 – 發散鏡

凸面鏡表面向外凸出，將光線朝向光源反射。它們只能形成虛像，且為縮小正像。這種特性使凸面鏡廣泛應用於汽車乘客側鏡，提醒駕駛與實際物體的距離比視覺上更近。

凹面鏡 – 匯聚鏡

凹面鏡表面向內下陷，將光線朝入射光源折射。它們會根據物體與鏡面的距離呈現不同影像。當光線平行射入時，它們會聚焦於焦點上。這種匯聚性質讓凹面鏡廣泛應用於雷達、天文望遠鏡和手電筒等需要收集光線的裝置。

球面像差與拋物面鏡

球面鏡存在球面像差，無法讓平行光線完全匯聚在單一焦點上。拋物面鏡能解決此問題，提供更小的匯聚點。

光矩陣與平面近似

凹面球形反射鏡的光矩陣顯示了鏡面的光學性質。在平軸近似下，球面反射鏡可以用拋物面反射鏡近似。

凸面鏡與薄透鏡

凸球面鏡的光矩陣與薄透鏡相似。

生活中應用的範例

凹面鏡：
– 電視衞星天線
– 雷達
– 手電筒反光裝置
– 天文望遠鏡
– 內窺鏡
– 探照燈
– 汽車頭燈
– 近視眼鏡

凸面鏡：
– 廣角鏡
– 放大鏡
– 幻燈機
– 魚眼鏡頭
– 遠視眼鏡
– 老花眼鏡

凸凹面鏡：光學特性與應用

凸凹面鏡介紹

凸凹面鏡是一種光學鏡片，一面為凸面，另一面為凹面。凸凹面鏡的特性介於凸面鏡和凹面鏡之間，既能將光源發散，又能將光源聚合。

光學特性

1. 光束發散（凸面特性）

當光線射向凸凹面鏡的凸面上時，會被反射後發散出去。凸凹面鏡的焦距為負值，表示光束發散後，會在凸面背後一個虛像點匯聚。

2. 光束聚合（凹面特性）

當光線射向凸凹面鏡的凹面上時，會被反射後聚合起來。凸凹面鏡的焦距為正值，表示光束在凹面反射後，會在凹面前面一個實像點匯聚。

應用

凸凹面鏡由於其獨特的發散與聚合特性，具有廣泛的應用，包括：

1. 視力矯正

• 遠視矯正：凸凹面鏡的凸面可將光線發散，使來自遠方的光線在靠近眼睛處匯聚，矯正遠視問題。
• 近視矯正：凸凹面鏡的凹面可將光線聚合，使來自近方的光線在視網膜處匯聚，矯正近視問題。

2. 成像系統

• 反射望遠鏡：凸凹面鏡可用於製作反射望遠鏡，其中凸凹面鏡作為主鏡將來自遠方的光線匯聚成像。
• 放大鏡：小型的凸凹面鏡可用作放大鏡，使用其凹面將光線聚合到物體上方，形成一個放大後的虛像。

3. 其他應用

• 汽車後照鏡：凸凹面鏡用作汽車後照鏡，可提供較廣的視野，方便駕駛人觀察後方路況。
• 商店安全鏡：凸凹面鏡可用於商店中作為安全鏡，其發散特性可擴大商店的視野，便於店員觀察店內情況。

凸凹面鏡種類

凸凹面鏡可分為以下種類：

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4-2 球面鏡

總結

凸凹面鏡是一種光學鏡片，兼具凸面鏡和凹面鏡的特性，既能發散光束，也能聚合光束。其廣泛應用於視力矯正、成像系統和各種其他領域，充分展現其在光學領域的多功能性。