光学 002 · 光线世界、界面与自然光学

镜中世界

带标注的镜廊用精确平面反射构造单镜、镜廊和万花筒像轨道。真实物体与虚像共用同一几何和缩放；颜色、透明度、真实光路与反向构造线共同解释哪些内容是真实的。

理想虚像阶数

N_{\mathrm{ideal}}

$0.50$

有限孔径候选像

N_{\mathrm{aperture}}

$50\%$

反射对称残差

\Delta_{\mathrm{refl}}

$0.00\pi$

模型适用区间 $\text{模型适用}$

先抓重点

\mathbf x^{\prime}=\mathbf x-2\mathbf n\bigl[\mathbf n\cdot(\mathbf x-\mathbf p)\bigr]

单位法线与镜面上的一点唯一确定虚像位置。

m=\frac{h_i}{h_o}=+1

虚像正立并与物体等大；像到镜后的距离等于物体到镜前的距离。

N_{\mathrm{ideal}}\approx\frac{2\pi}{\alpha}-1

这一角向轨道计数只在明确的整除与放置条件下精确；装置将其清楚标为理想值。

容易误解画面中的虚像会从其显示位置向外发光。

正确理解虚线反向视线只是几何构造。真实光线必须先在真实镜面面板反射，之后才能进入观察者。

01
场景 1：单镜虚像
在单镜场景横向移动观察者，比较物体与虚像到镜面的距离。
应该观察到： 尽管观察者视线改变，虚像始终位于镜后等距位置，并与物体保持完全相同的高度。
02
场景 2：无限镜廊
改变镜廊夹角，沿真实物体向外追踪逐级生成的虚像。
应该观察到： 镜面夹角变小会提高理想轨道阶数，但有限面板会拒绝落在边界外的构造交点。
03
场景 3：万花筒对称
在万花筒场景分别检验旋转闭合与观察者孔径候选像。
应该观察到： 闭合角向图样中的理想虚像数量可能多于有限孔径候选数量。