凹凸鏡或曲面鏡是一種使用曲面進行光反射的鏡子，分為凸面鏡和凹面鏡。其中，凸面鏡向外凸出，而凹面鏡則向內下陷。大多數彎曲鏡子的表面形狀是球面的一部分，但也有其他形狀的光學設備。其中，最常見的非球面形狀是拋物面反射鏡。
凸面鏡或發散鏡是一種將光線從表面朝向光源進行反射的曲面鏡。由於焦點F和曲率中心2F都位於鏡面內部，這種鏡子只能形成虛像，實際上並不存在實像。
當一束平行光線被凸面鏡反射後，它會發散，因為鏡子表面每個點的法線是不同方向的。因此，影像永遠是虛像，而且會縮小。這個特點使得凸面鏡非常有用：鏡中的一切都會變小，因此可以將影像”壓縮”，以涵蓋更大的視場。典型的例子是汽車上的側視鏡，它們通常是凸面鏡。
曲面鏡，顧名思義，是一種表面呈曲面的鏡子，它們被設計來反射光線，並將其引導至特定的方向或區域。根據表面的彎曲程度不同，曲面鏡可以分為兩種基本類型：凸面鏡和凹面鏡。凸面鏡表面向外凸出，而凹面鏡則是向內下陷。在許多應用中，特別是光學設備中，使用的曲面鏡通常都是球面的一部分，但也有非球面的設計，例如拋物面反射鏡。
凸面鏡
凸面鏡又稱為發散鏡，因為它們將光線由表面朝向光源反射。這種反射方式意味著凸面鏡只能形成虛像，因為焦點（F）和曲率中心（2F）都位於鏡面內側，這些是實際上不存在的虛點。當一束準直（即平行）光線射向凸面鏡時，光線會被發散，因為鏡面上的每個點的法線方向都不同。
因此，凸面鏡所形成的影像永遠是虛像、縮小的正像。這一特性使得凸面鏡在許多應用中非常有用，例如在汽車的乘客側鏡上。這些鏡子通常會標示安全警示，提醒駕駛凸面鏡會導致的距離判別扭曲：「實際的物體比所見的更為接近」。
凹面鏡
凹面鏡，也稱為匯聚鏡，會將反射光線向內偏折，永遠朝向入射光源。與凸面鏡不同，凹面鏡會根據物體與鏡面之間的距離不同而呈現出不同的影像。凹面鏡具有匯聚效果，因為它們傾向於將射向表面的光線集中起來。平行入射的光線將在焦點處重新聚集，這同樣是由於表面上的每個點的法線方向不同而造成的。
球面鏡由於易於製造且應用廣泛，因此是最常見的曲面鏡形狀。然而，它們會產生球面像差，即平行的光線反射後不能匯聚在單一的焦點上。來自非常遙遠目標的平行光線使用拋物面鏡可以獲得更好的效果，因為拋物面鏡匯聚的光點比球面鏡小得多。
數學上，對軸近似的概念意味著，在實際應用中，球面反射鏡可以近似為拋物面反射鏡。對於一個球面的凹面反射鏡，其光矩陣的元素C可以表示為：
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C1 |
C2 |
C3 |
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-1/f |
0 |
其中，f是光學設計中的焦點。塊1和塊3的特徵是角度之和為180度（π radians），而塊2顯示了 Maclaurin 系列的第一階近似，即弧長為 arccos(-r/R)。凸球面鏡的光矩陣特性與薄透鏡非常相似。
當我們談到「凹凸鏡」這個詞時，很容易讓人聯想起遊樂園裡的曲屋。凹凸鏡具有獨特的形狀，它能夠改變照射物體的影像，使其扭曲、拉長或壓縮。這種特殊的效果經常引起人們的興趣和好奇心，成為一種受歡迎的遊樂設施。
首先，讓我們試著描述一下凹凸鏡的外觀。它通常是由一個凹曲面或凸曲面組成的鏡子。這種彎曲的面使得射入它的光線產生反射和折射，從而改變了觀察者看到的物體形狀和尺寸。
凹凸鏡的奇特之處在於它能夠扭曲現實世界。例如，當你走近凹凸鏡時，你會感覺自己被「拉長」了，就像是牛仔們騎馬一樣。相反，當你走遠時，你會感覺自己被「壓縮」了，好像是一個小人兒。
這種扭曲的效果源於光的折射。當光線從一個介質進入另一個介質時，會改變其方向和速度，這種現象稱為折射。凹凸鏡的彎曲面會導致光的折射，使得物體的形狀和大小在觀察者眼中發生改變。
凹凸鏡的娛樂價值在於它能夠給人們帶來快樂和驚喜。許多人喜歡在遊樂園裡探索不同形狀的凹凸鏡，並觀察自己緊縮或拉長的影像。有些人還樂於在凹凸鏡前拍照留念，捕捉這些有趣和瘋狂的瞬間。
總的來説，凹凸鏡是一個引人入勝的物體，它能夠扭曲現實世界，給人們帶來樂趣和驚喜。無論是在遊樂園裡還是科學實驗室裡，凹凸鏡都有著重要的應用價值。現在，你可以去尋找一個凹凸鏡，帶著好奇心和探索的心情，體驗它的魅力！