有一種光學(xué)元件，在最精密的光學(xué)儀器中能看到它，我們早晨起來刷牙時也常常會一眼瞧見，它就是鏡子。

鏡子的工作原理基于光的反射定律。當(dāng)光線從一個介質(zhì)射向另一個介質(zhì)表面，若表面足夠平滑，光線就會以相同的角度反射出去，形成“鏡面反射”。

我們早已習(xí)慣了鏡中的自己，但也被一個問題困擾，即為什么鏡子能顛倒左右，卻不能顛倒上下？這個話題在網(wǎng)絡(luò)上引起了200多萬的關(guān)注。

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為什么鏡子里的你左右反，上下不反？

“為什么鏡子里的你左右是相反的，上下卻不是相反的？”這是關(guān)于鏡子既有趣又常見的問題。

圖2：平面反射鏡的成像方式 [ 2 ]

實際上，鏡子成像既不是左右對稱也不是上下對稱。出現(xiàn)這種問題的原因是人們往往以自己為參照物，而忽視了鏡子。

準(zhǔn)確地說，鏡子通過平面反射光線，使物體的像在鏡面后方對稱出現(xiàn)。這種對稱是沿著鏡面的垂直軸（即前后方向）進行的，所以物體的前后位置被反轉(zhuǎn)，而左右和上下位置相對于鏡面保持不變。

圖3：鏡面對稱坐標(biāo)參考 [ 3 ]

這么說可能不夠清楚，若照鏡子時換個指示方向的方式，就一目了然了。

假設(shè)我們站住不動，面對鏡子時面朝北，鏡面朝南，那么當(dāng)我們動一動?xùn)|邊那只手，鏡中人動的一定也是東邊那只手，反之亦然。

但當(dāng)我們伸出手指指向北面（也就是我們眼前鏡子的方向），鏡中的你則一定會指向南，所以說，照鏡子時其實是“里外反”。

換句話說，鏡子反轉(zhuǎn)的是物體相對于鏡面的前后方向，而非左右或上下。

由于人類身體的左右對稱性和觀察視角的影響，我們感知為左右反轉(zhuǎn)，而上下方向因與鏡面垂直，未發(fā)生反轉(zhuǎn)。

多來幾塊鏡子可以干什么？

我們知道光的反射定律，就可以用多塊鏡子，通過調(diào)整入射光（即光源）和鏡子之間的位置關(guān)系，精確地引導(dǎo)光線到達所需的位置。

首先是小學(xué)科學(xué)課上都會制作的潛望鏡，只要用兩塊互相平行的鏡子，就能越過墻頭觀察對面情況。

若把兩塊平面鏡垂直粘合固定，組成的鏡子就叫偶鏡。

偶鏡有個有趣的現(xiàn)象，當(dāng)我們照偶鏡，調(diào)整自己的位置，讓鏡子的接縫處恰好位于鏡中面部的中線，就會發(fā)現(xiàn)照鏡子的體驗大不相同。當(dāng)我們舉起右手，鏡中人也會舉起右手，當(dāng)我們閉上左眼，鏡中人也會閉上左眼。

此外，若用手電筒緊貼面頰將光射向90°偶鏡，會出現(xiàn)眩目反光。這是因為偶鏡經(jīng)兩次反射的光與入射光平行，反射光直射入眼所致。

若在偶鏡上再加一面鏡子使三面鏡垂直，就成為一個角反射器，它由三對偶鏡組成，無論從何角度投射光線，經(jīng)二、三次反射的光都與入射光平行。

角反射器用途廣泛，像自行車尾燈就由眾多角反射器組成，不過實際尾燈角鏡之間并非嚴(yán)格垂直，這樣能有部分反射光散開，便于司機看見。

圖5：自行車上的反射器丨責(zé)編拍攝制圖

更神奇的是，月球上也有人造角反射器。1969年7月21日，美國阿波羅11號登月成功，人類第一次踏上了月球的表面，登月宇航員帶了一個激光后向反射器陣列，并將其放置在月面預(yù)定位置上，成功測得當(dāng)時地球與月球的距離為383911.218公里，角反射器不愧是測距的理想“鏡子”！

在攝影領(lǐng)域中還有一個巧妙利用反射鏡的攝影設(shè)備——單反相機（單鏡頭反光相機 ) 。其獨特之處在于其取景器的設(shè)計。

其鏡頭兼作取景物鏡，在攝影鏡頭與數(shù)碼相機的感光元件之間，有一反光鏡與光學(xué)主軸成45°角。

影像通過反光鏡，從而顯示在機身上方的調(diào)焦屏上，通過取景目鏡和五棱鏡，拍攝者可以觀察取景對象，因而取景無視差，且較明亮。拍攝時，反光鏡抬起（下圖中的②），光線才能到達感光元件。

高級的鏡子是啥樣？

我們?nèi)粘＜矣玫溺R子，其鍍膜層位于鏡子后方。當(dāng)湊近仔細(xì)觀察，會發(fā)現(xiàn)鏡中影像存在輕微重影，這是普通家用鏡子鍍膜及反射特性導(dǎo)致的現(xiàn)象。

鏡子的反光效果好不好，取決于入射光（即光源）的波長和鍍層的表面光潔度。

在特定場景下，比如激光應(yīng)用中，使用高反射率反射器可使激光輸出功率成倍增加，第一反光板反射圖像不失真、無雙影，能還原物體本貌。

而普通鏡子反射率低、無波長選擇性，還會產(chǎn)生雙重陰影，使圖像質(zhì)量變差。

在精密設(shè)備領(lǐng)域，這種雙重陰影和低反射率是絕對不被允許的，因為哪怕極其微小的圖像偏差都可能導(dǎo)致設(shè)備運行異常，甚至引發(fā)嚴(yán)重后果。

在光學(xué)系統(tǒng)中常使用通過特殊鍍膜工藝的鍍膜鏡，能夠有效提高對特定波長光的反射率，得到的圖像不僅亮度高，而且精確準(zhǔn)確，畫質(zhì)更清晰，色彩更逼真。

鏡子，這個看似簡單的光學(xué)元件，實則蘊含著豐富的光學(xué)原理和制作工藝。從日常生活中的整理儀容到高端光學(xué)系統(tǒng)中的精密應(yīng)用，鏡子都發(fā)揮著不可替代的作用。

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