当人们看镜子时，他们会看到玻璃后面的图像。该图像是由于光线遇到闪亮的表面并反射反射的光线产生的，提供了“镜像”。人们通常认为反思是从左到右逆转的。但是，这是一个误解。如果您朝北看，直视镜子，脸的东侧仍位于图像的东侧，西侧也是如此。镜子不会将左图的图像逆转到右；它将其倒在前面。例如，如果您面对北部，您的反射正面向南方。
光线的反射是几何光学元件的主要方面之一。另一个是折射，或光线的弯曲。德克萨斯大学奥斯汀大学物理学教授理查德·菲茨帕特里克（Richard Fitzpatrick）表示，几何光学元件是“通过透明媒体来处理光线通过透明媒体繁殖”的领域之一，德克萨斯大学奥斯汀大学的物理学教授，在讲座上为课程提供了课程。电磁和光学。 （另一类是物理光学。）
几何光学器件
根据三种定律，几何光学元件将光线视为连续射线（与波浪或颗粒相反）。第一定律指出，光线以直线方式通过类似的透明媒体移动。第二个指出，当灯光遇到光滑，闪亮（或导电）的表面时，例如镜子，射线从该表面弹起。第三法律规定了轻射线在两个不同的媒体（例如空气和水）之间传递时的行为。例如，当您看一杯水中的勺子时，勺子的淹没部分似乎与预期的不同。发生这种情况是因为光线从一种透明材料（空气）变成另一种（水）时会改变方向。
先生艾萨克·牛顿在他的经典1704年作品中奠定了几何光学基础”选择。
反射
扁平表面的反射非常容易理解。反射似乎与镜子的“另一侧”相同，因为观众的眼睛与镜子相同。同样，当光从镜子反射时，它以与击中相反的方向相同的角度弹起。例如，如果光线以30度角撞击平坦或“平面镜”，则它将以30度角向右反弹。
但是，如果镜面的表面弯曲，则表面的不同点的反射角度不同。光学设备中最常见的弯曲表面是球形镜。如果镜子是凸面或向外弯曲的，它将反映出一个更大的区域，其中图像看起来比扁平镜的区域较小且较远。这些镜子通常用于汽车上的外部后视镜，并在商店中保持大面积的监视。
如果表面是凹形或向内弯曲的，则一组来自远处的光线会反映回一个称为焦点的单个位置。这通常会产生放大效果，例如在化妆镜中看到的效果。镜子的曲率半径决定其放大因子和焦距。
牛顿用凹面的球形镜子使他反射望远镜，由于业余天文学家的简单性，低成本和高度图像质量，这种设计仍然在业余天文学家中受欢迎。
在反射望远镜的牛顿式中，来自遥远的物体的光线基本上是平行的（因为它们来自这么远），以相同的角度击中凹的主镜。然后，通过望远镜管向焦点反射射线。但是，在到达焦点之前，它们会撞到以45度角倾斜的次级平面镜。次级镜子将光线通过管侧的孔转移。眼镜镜头然后将光线聚焦。这会产生放大图像。同样，由于镜子聚集并集中光线，图像看起来比肉眼更明亮。
球形镜的形状会影响所反映的图像。镜子边缘附近的光线撞击并不像在靠近中心的光线完全相同的位置。这导致所谓的球形像差。这种现象通常通过使用透镜的组合或大型望远镜的情况来纠正这种现象，通过使用抛物线镜，它们的形状像圆锥形的圆锥体形状，这些圆锥将所有光聚焦从源到单点。
折射
折射是光线的弯曲。通常，光线以直线行进，并在从一个透明介质到另一种介质（例如从空气到玻璃）时改变方向和速度。
在真空中光速，称为“ C”，是恒定的。但是，当光遇到透明材料时，它会减慢。材料导致光放慢的程度称为材料的折射率，称为“ n”。根据Physics.info，对于常见材料的N的近似值为：
- 真空= 1（根据定义）
- 空气= 1.0003（在标准温度和压力下）
- 水= 1.33（在华氏68度或20度摄氏度下）
- 苏打石冠玻璃= 1.51
- 蓝宝石= 1.77
- 71％的铅火石玻璃= 1.89
- 立方锆石= 2.17
- 钻石= 2.42
这些数字意味着，在水中的光速速度慢1.33倍，钻石速度慢2.42倍。
当光从较低的n区域（例如空气）通过表面进入较高n的区域（例如玻璃）时，光在变化方向。这意味着它的路径更接近垂直线或“正常”。当光从较高n的区域传递到较低n的区域时，它会偏离“正常”方向。这就是导致汤匙在一杯水中淹没的部分，当您将其放入水中时会弯曲。
重点
在具有弯曲表面的透镜中，平行射线根据射线进入镜头的表面角度的不同角度弯曲。进入凸镜的平行射线在镜头另一侧的点上收敛。但是，当平行射线进入凹形镜头时，它们会在镜头的另一侧散开或散布。据说，如果它们向后延伸到镜头的近侧，则在分歧射线时具有“虚拟焦点”。
透镜也可以用圆柱体表面（凸面或凹形）形成，该镜头将仅在一个方向上放大或减少图像。这些透镜通常与球形形状结合在一起，以产生复曲面或球形镜头镜片。这样的镜头的形状像内管的表面，即，它在一个方向上比另一个方向具有更多的曲率。
这种形状通常在眼镜中用于校正散光根据美国验光关联的说法，这种情况会导致角膜的不规则形状，眼睛的透明前盖或眼睛内部透镜的曲率导致视力模糊。如果您将这对眼镜远离脸部，并在旋转时透过一个镜头，那么散光的镜头将导致图像改变形状。
但是，几何光学元件并不涵盖所有光学领域。物理光学元件涵盖了衍射，极化，干扰和各种类型的散射等主题。量子光学元件解决了光子的行为和特性，包括自发发射，刺激发射（激光背后的原理）和波/粒子偶性。
吉姆·卢卡斯（Jim Lucas）是一位自由作家和编辑，专门研究物理，天文学和工程。他是卢卡斯技术。
其他资源
电磁和光学：入门课程（理查德·菲茨帕特里克（Richard Fitzpatrick），德克萨斯大学奥斯汀分校）