三、光的反射和折射

光线射到两种媒质的分界面上时，入射光线一般分为两部分，一部分返回原媒质产生反射；一部分进入第二媒质产生折射。反射光的强度随入射角的增大而增大；折射光的强度随入射角的增大而减小。在这部分里我们主要以平面镜和球面镜这两种和摄影直接相关的事物来分析光的反射现象。

平面镜成象

象的概念和意义。由物体上某一点发出的光线，经过媒质界面的反射，反射光线如能交于一点，相交之点叫做物体上这一点的实象。如反射光线是发散的，不能相交，而反射线的反方向延长线交于一点，直接观察光线好像是从这一点发出的，这相交点就叫做物体上这一点的虚象。

一个物体是由很多个点组成的，这些点的象组成物体的象。实象可以直接用眼观察，也可以映在屏幕上显示出来。虚象只能直接用眼观察而不能映在屏幕上。

平面镜成像。根据光的反射定律，可以得出发光点或物体在平面镜里的象。

取物体的端点 A 发出的任意两条光线，反射后它们的延长线交于一点，这一点就是物体端点 A 的象，如图 1—3 所示。同样，物体的任何一点，通过做图都可以得出它所对应的象。平面镜成的是直立的虚象，物体和象分别在镜面的两侧，并以镜面为对称，象和物大小相等，左右相反。

球面镜成象

球面镜的概念。镜子的反射面是球面的一部分时，叫做球面镜。凹面镜：用球的内表面做反射面。

凸面镜：用球的外表面做反射面。顶点：镜面的中心点。

曲率半径：球面镜所属球面的半径。曲率中心：球面镜所属球面的中心。主轴：通过顶点和曲率中心的直线。

近轴光线：一般使用的球面镜，都是它所属球面的很小的一部分即图 1

—4 中的θ角所对应的那部分球面，而镜前的物体又都放在主轴附近，这样射到镜面上的光线叫近轴光线。

球面镜的

焦点和焦距。凹面镜：平行于主轴的近轴光线，射到凹面镜上，反射线

相交于主轴上的一点，这一点叫做凹面镜的焦点，用 F 来表示，F 是实焦点。凹面镜有实焦点说明它有会聚光线的作用（如图 1—5）。焦点 F 到顶点 0 的距离，叫做焦距，用 f 表示。

一个凹面镜的焦距到底有多大，用直接测量的办法所得到的结果往往误差很大，但是，球面镜的曲率半径却是很容易得知的，用简单的几何方法很容易计算出一个球面镜的曲半径。根据圆弧上任意三点可确定圆心的方法求出圆心所在的坐标，圆心到圆的外缘任意一点就是这个圆的半径，而凹面镜的焦距等于它的曲率半径的一半，因此很方便的就可得知凹面镜的焦距。

分析图 1—6，光 AB 平行于主轴，作 B 点的法线 BC，根据光的反射定律

∠CBD=∠ABC 作反射线 BD，BD 交主轴于 F。

∵∠FBC=∠CBA，∠BCF=∠CBA（平行线内错角相等）

∴∠FBC=∠BCF BF=CF（等腰三角形）又∵AB 是近轴光线，BO 之间相距很近

∴BF=OF OF=CF

F是OC的中点，所以焦距是曲率半径的一半即 1

f = 2 R

凸面镜：平行于主轴的近轴光线射到凸面镜上，反射光线向外散开，这一现象说明凸面镜有发散光线的作用。反射光线的反向延长线交在主轴的一点 F（如图 1—7 所示）。这一点也叫焦点，是虚焦点。OF 是它的焦距，用 f 表示。

当光从光密媒质进入光疏媒质时

n = Sini

= V 密＜1

^疏密 Sinr V

Sini＜Sinr r＞i

所以光线远离法线折射。入射角增大，折射角也随之增大。

当入射角增加到某一值时，折射角增加到 90°。入射角再增加，就没有折射现象发生了。在这种情况下，入射光线全部反射回到原媒质。这就是全反射现象。

使全反射现象发生的入射光线的入射角叫做临界角，用字母 A 表示。

sinA n21 = sin90°

SinA=Sin90·n21 SinA=n21

由此可见，临界角是由两种媒质决定的。

反射现象和折射现象是摄影实践中经常会遇到和利用的情况，只要我们对这一现象有一定的了解，就能在实践中避免它或利用它。