球面鏡：匯聚與發散光線的彎鏡
反射光線的曲線鏡稱為曲面鏡，主要分為凹面鏡與凸面鏡。根據曲面形狀，球面鏡最為常見，但拋物面反射鏡也廣泛應用。
凹面鏡：匯聚光線
凹面鏡將反射光線向內偏折，不同的物距形成不同的影像。當平行光射向凹面鏡時，反射光會在焦點處匯聚。凹面鏡具有匯聚焦距，平行光線經過反射後在焦點處再次相交。
凸面鏡：發散光線
凸面鏡又稱發散鏡，反射光線向外擴散。平行光射向凸面鏡時，反射光在虛焦點處發散。凸面鏡形成的影像永遠是虛像，且較小。
球面鏡像差
球面鏡由於其曲率，會產生像差現象。平行光線反射後不能準確匯聚在單一焦點上。拋物面鏡可減少像差，獲得更小的匯聚光點。
光學設計
光學設計中，近軸近似球面反射鏡為拋物面反射鏡。凹面球面反射鏡的光矩陣為：
| -1/f | |
| | C |
其中 f 為焦點，C 為球面矩陣元素。
類似性
凸面球面鏡的光矩陣與薄透鏡類似，具有聚焦效應。需要注意的是，凸面鏡的影像永遠為虛像，而薄透鏡可以形成實像。
凹鏡：反射光與成像之不思議
凹鏡是一種曲率向內的反射鏡，因其形狀類似碗狀而得名。它具有匯聚入射光的特性，並能產生不同的成像。以下將深入探討凹鏡的性質、用途和應用。
凹鏡的性質
| 性質 | 描述 |
|---|---|
| 曲率 | 鏡面為一球面，曲率半徑為 R |
| 焦點 | 入射光平行為平行時，反射光於焦點 F 交會，焦距為 f = R/2 |
| 中心 | 鏡面的中心點，與曲率中心 C 重合 |
| 主軸 | 過焦點 F 和中心 C 的直線，垂直於鏡面 |
| 主焦距 | 鏡面和主焦點之間的距離，即 f |
| 極點 | 鏡面與主軸的交點 |
| 像距 | 成像距離，從成像到鏡面的距離 |
| 物距 | 物體距離，從物體到鏡面的距離 |
成像類型
凹鏡的成像類型取決於物體與鏡面的相對位置。
| 物體位置 | 成像位置 | 成像類型 |
|---|---|---|
| 物體在 F 外側 | 物體與鏡面之間 | 放大實像 |
| 物體在 F 和 P 之間 | 物體後方 | 放大虛像 |
| 物體在 P 上 | 無限遠 | 極小實像 |
| 物體在 P 內側 | 鏡面後方 | 縮小虛像 |
凹鏡的用途
凹鏡廣泛應用於各種領域，包括：
- 光學儀器：用於望遠鏡、顯微鏡和相機。
- 照明：用於聚光燈、車頭燈和太陽能集熱器。
- 醫學：用於內視鏡、超音波和雷射治療。
- 工業：用於焊接、切割和測量。
- 科學研究：用於實驗室儀器和粒子加速器。
結論
凹鏡是一種用途廣泛的光學元件，其匯聚光的能力使其在各種應用中發揮著至關重要的作用。透過瞭解凹鏡的性質和成像規律，我們可以有效利用其特性，以實現所需的成像效果，並促進科學、技術和產業的發展。
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凹面鏡成像_百度百科
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