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Specular and Diffuse Reflection
相關課程
- 這一節我要講的是反射
- 這一節我要講的是反射
- 大多數人應該知道什麽是反射
- 今天我將講得更具體一些
- 反射有兩種類型
- 任意反射都屬於其中一種 或介於兩者中間
- 反射有兩種 我畫一下
- 第一種是人們一般說反射時所指的
- 也就是鏡面反射
- 假設這是鏡子表面
- 有一條光線射入
- 物理學中 這條光線叫入射光線
- 入射光線射向鏡子的反射面
- 我寫一下
- 這是入射光線
- 射向表面 然後反射出去
- 反射時角度一樣 沿另一方向
- 它會射到表面 然後像這樣反射出去
- 反射出去的光線就是反射光線
- 反射光線
- 玩過鏡子的人肯定知道
- 等一下我有幾張圖片要展示
- 下次你們照鏡子時也可以觀察下
- 入射角和反射角
- 兩者是相等的 我先定義一下
- 首先對鏡面作一條垂直線
- 首先對鏡面作一條垂直線
- 這個角就是入射角
- θ是角的常用表示符號
- 入射線同垂直線的夾角是入射角
- 入射線同垂直線的夾角是入射角
- 垂直線和藍色射線的夾角則是反射角
- 垂直線和藍色射線的夾角則是反射角
- 對於鏡子這樣能夠鏡面反射的表面
- 對於鏡子這樣能夠鏡面反射的表面
- 入射角等於反射角
- 我這裡有幾張圖
- 這就是鏡面反射的例子
- 太陽光照射到山上
- 等下我會講到擴散反射
- 這是山上的情況 這裡是擴散反射
- 因此山上看不到太陽的像
- 只看到白色
- 白色光線分散到各個方向
- 有一些光線射到水上
- 我將匹配山上面的部分
- 這是山上面的部分
- 而這是這部分對應的反射部分
- 這裡 光線從山的這部分射出
- 抵達水面這裡
- 然後經過鏡面反射 抵達我們的眼睛
- 這裡其實是直接射向我們的眼睛
- 不過爲了清楚說明問題 假設眼睛在這裡
- 光線其實是直接射入我們眼中的
- 但這樣畫顯然更好懂
- 我講了 入射角等於反射角
- 先畫一條垂直線
- 不大好看清楚 這個角
- 這個角是入射角
- 這是垂直線 射進水面的光線
- 同垂直線的夾角是入射角
- 而這個角
- 看起來有些不一樣大
- 這是由於視角的原因
- 這是反射角
- 入射角和反射角應該相等
- 你們也可以換個方式考慮
- 有時我覺得這樣更容易考慮
- 如果說入射角=反射角
- 如果說入射角=反射角
- 那麽這個角 也應該等於這個角
- 我有時候覺得這更容易理解
- 光線同實際表面之間的夾角相等
- 光線同實際表面之間的夾角相等
- 與之前的角不同 但如果這=這 必然有這=這
- 因爲這兩個加起來是90度 這兩個也是
- 這是另外一種考慮方式
- 我沿水面畫一條直線
- 也就是說這個角
- 等於這個角
- 這裡的反射也是一樣
- 太陽光首先到水面
- 然後通過水面反射
- 然後到我們的雙眼
- 我們既可以說這個角等於這個角
- 也就是入射光線同水面之間的夾角
- 等於反射光線同水面之間的夾角
- 也可以作一條水面的垂直線
- 然後說入射角 也就是入射光線同垂直線之間的夾角
- 等於反射角
- 還是由於視角 這裡不容易看清楚
- 大概意思是到了
- 我建議你們到鏡子前好好琢磨琢磨
- 看光線是如何從物體到鏡子 然後反射到你的眼睛裏
- 這是一個很有趣的事情
- 以上是鏡面反射
- 下面考慮另一類反射 即擴散反射
- 這類反射也許並不那麽直觀
- 但它無處不在
- 擴散反射
- 擴散反射時 表面不平滑
- 不再是之前我們看到的鏡面
- 我將這種表面放大一下
- 擴散反射中 表面大概是這樣的
- 我明確一下 鏡面反射中 任意光線射入時
- 入射角都等於反射角
- 這是鏡子的情況
- 兩者總相等 如果入射比較陡
- 反射也會比較陡 這就是鏡面反射
- 對於擴散反射 則會發生一些瘋狂的事情
- 因爲這裡沒有光滑的表面
- 或者說構成表面的分子對光線做了各種瘋狂的事情
- 如果從這個方向射過來
- 這一點處 反射也許是這個方向
- 如果是這個方向射入 就算與原光線平行
- 反射光線突然就不平行了
- 還是平行光線射入
- 反射光線則可能沿這個方向
- 我想你們應該是懂了 如果從這邊來
- 光線可能射到這個方向
- 如果從這裡射入 還是平行光
- 反射可能沿這個方向
- 因此擴散反射的一般思想是
- 反射光線會沿各種瘋狂的方向前進
- 都被打亂了
- 假設這裡是太陽的像
- 我就不具體畫了
- 假設這些光線直接來自於太陽
- 反射後會保留像
- 反射出太陽的像
- 但這裡 來自太陽的光線
- 不會反射往一個方向
- 到處都只是太陽的一部分
- 發生的層面非常小
- 因此就只能獲得光
- 關於實際像的信息就都丟失了
- 想知道哪有擴散反射 看看房間周圍吧
- 房間裏非鏡面的都在發生擴散反射
- 比如這裡的山就是擴散反射
- 光來自太陽
- 但反射後朝各瘋狂的方向
- 因此山上看不到天空的像
- 而水則是鏡面反射 因爲它非常光滑
- 保留了像 入射角=反射角
- 這就是光滑表面所産生的鏡面反射的性質
- 而樹 則是擴散反射
- 我明確一點 白色光
- 包含光譜中所有顏色的光 這方面以後還會做更多影片
- 白色是光譜中所有顏色的光混在一起
- 但這裡沒得到像
- 再看樹
- 所有顏色的光從太陽照射到樹上
- 而樹 可以參閱光合作用相關影片
- 會吸收所有頻率的光
- 除了綠光
- 因此綠光被反射給我們
- 這也是一種擴散反射
- 因此樹上看不到鏡面反射的像
- 我再簡單講一點
- 這裡是二次反射
- 也就是右邊這張圖
- 太陽被水面反射
- 太陽通過鏡面反射 在水中成像
- 太陽通過鏡面反射 在水中成像
- 光從太陽出發
- 到這裡被水面反射
- 然後光線射到這個光滑表面
- 然後再射向我們的眼睛
- 還是一樣 入射角=反射角 任何情況都是如此
- 還是一樣 入射角=反射角 任何情況都是如此
- 只是這裡圖像稍微有些扭曲
- 這不是完全平滑的表面 所以成像複雜一些
- 我請你們好好想一下 這很有趣
- 對著任何鏡面反射的平面考慮下這些角度
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