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特朗普:如iPhone不在美国制造 苹果须缴纳25%的关税

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特朗普:如iPhone不在美国制造 苹果须缴纳25%的关税

特朗普:如iPhone不在美国制造 苹果须缴纳25%的关税

光竟然也有属于自己的(de)节日哟!2025 年(nián)的 5 月 16 日已经是第十个国际光日啦! 1960 年,美国休斯研究实验室有位超(chāo)厉害的(de)物理学家梅曼,他制造出了第一台红宝石激光(jīguāng)器,从而开启了激光时代。为了纪念这个了不起的时刻,在 2015 年,联合国教科文组织(liánhéguójiàokēwénzǔzhī)大手一挥,把每年的 5 月(yuè) 16 日定为“国际光日”(International Day of Light)。 由于从你(nǐ)的眼睛到手机屏幕(píngmù),从巨大的天文望远镜到激光雕刻机,光学涉及的东西实在是太多太多,今天(jīntiān)咱们只重点聊聊大家最熟悉的“镜子”。 唐太宗李世民(lǐshìmín)说过:“以(yǐ)铜为镜,可以正衣冠”;《木兰辞》中则有“当(dāng)窗理云鬓,对镜贴花黄”,都生动地(dì)描绘了人们与镜子之间的日常联系(liánxì)。这面我们日常使用的镜子,在专业上被称为“平面反射镜”,堪称光学领域中最简单的器件之一,常常出现在光学入门课程的前几页。 图 1:平面反射镜(fǎnshèjìng)成像[1] 回溯人类(rénlèi)使用镜子的历史,可谓源远流长。在远古(yuǎngǔ)时期(shíqī),人们最初借助天然形成的平静(píngjìng)水面来映照自己的模样,旧石器时代的人类若想一睹自己的容颜,往往需要前往池水边,对着那如镜面般平静的水面细细端详,这(zhè)便是人类最早使用的“镜子”。后来,以青铜为材质打造的青铜镜,成为了主流。 随着时间推移,人类对镜子的制作技术不断探索。15 世纪迎来了平面镜发展史上的一个重要里程碑——意大利威尼斯的工匠们发明了镀锡玻璃镜。他们(tāmen)在(zài)玻璃背面精心涂覆了一层金属膜。这层(zhècéng)金属膜凭借自身对光的反射(fǎnshè)特性,让光线能够高效地反射回来。这一创新不仅大幅提升了镜子的成像(chéngxiàng)质量,还为后续(hòuxù)制镜工艺的革新奠定了基础,发展成为现世的镀银镜和镀铝镜等金属镀膜镜子。 镜子的工作原理基于光的反射定律(fǎnshèdìnglǜ)。当光线从一个介质射向另一个介质表面时,如果表面足够(zúgòu)平滑,光线就会以相同的角度反射出去,形成所谓(suǒwèi)的“镜面反射”。 关于镜子,有个问题(wèntí)既有趣又常见,那就是“为什么镜子里的你左右是相反的,上下却不是(búshì)相反的?”。 图 2:平面反射镜的(de)成像方式[2] 其实,镜子成像既不是左右对称(duìchèn)也不是上下对称。 出现这种问题的(de)原因是人往往以自己为参照物,而忽视了镜子。准确的说镜子通过平面反射光线,使得物体的像在镜面后方对称出现。这种对称是沿着(yánzhe)镜面的垂直轴(即(jí)前后方向)进行的,因此(yīncǐ)物体的前后位置被反转,而左右和上下位置相对于镜面保持不变。 图(tú) 3:镜面对称坐标参考[3] 这么说可能还不够清楚,如果(rúguǒ)照镜子的时候换个(huàngè)指示方向(fāngxiàng)的方式,就一目了然了。假设(jiǎshè)我们(wǒmen)站住不动,面对镜子的时候面朝北,镜面朝南,那么当我们动一动东边那只手,镜中人动的一定也是东边那只手,反之亦然。但当我们伸出手指指向(zhǐxiàng)北面(也就是我们眼前镜子的方向),镜中的你则一定会指向南,所以说,照镜子时其实是“里外反”。 换句话说就是镜子反转的(de)是物体相对于镜面的前后方向,而非左右或上下。由于人类身体的左右对称性(duìchènxìng)和观察视角的影响,我们(wǒmen)感知为左右反转,而上下方向因与镜面垂直,未发生反转。 多来几块镜子可以干什么(gànshénme)? 我们知道光(guāng)的反射定律(fǎnshèdìnglǜ),那么我们就可以(kěyǐ)用多块镜子,通过调整入射光(即光源)和镜子之间的位置关系,从而精确地引导光线到达所需的位置。 首先就是小学科学课上都会制作的(de)潜望镜,只要用两块互相平行(píngxíng)的镜子,就能越过墙头观察对面情况了。 而如果我们把用两块平面镜垂直粘合固定(gùdìng),组成的(de)镜子就叫偶镜。偶镜有一个有趣的现象,如果你去照偶镜,调整自己的位置,让镜子的接缝处恰好位于镜中(jìngzhōng)你面部的中线,你就会发现这时照镜子的体验大不相同,当你举起右手(yòushǒu),镜中人也会举起右手,当你闭上(bìshàng)左眼,镜中人也会闭上左眼。 此外,如果你(nǐ)用手电筒(shǒudiàntǒng)紧贴面颊将光射向(xiàng) 90° 偶镜,会出现眩目反光。这是因为偶镜经两次反射的光与入射光平行,反射光直射入眼所致。 图 4:偶镜(ǒujìng)原理丨图源:作者绘制 若在偶镜上(shàng)再加一面镜子使三面镜垂直,就成为一个角(yígèjiǎo)反射器,它由三对偶镜组成,无论从何角度投射光线,经二、三次反射的光都与入射光平行。角反射器用途广泛,像自行车尾灯就由众多角反射器组成,不过实际尾灯角镜之间并非严格垂直,这样(zhèyàng)能(néng)有部分反射光散开,便于(biànyú)司机看见。 图 5:自行车上的反射器丨责编(zébiān)拍摄制图 更神奇的是,月球上也有人造角反射器(fǎnshèqì)。1969 年 7 月 21 日,美国阿波罗 11 号登月成功,人类(rénlèi)第一次踏上了月球的表面,登月宇航员带了一个激光后(hòu)向反射器阵列(zhènliè),并将(jiāng)其放置在月面预定位置上,成功测得当时地球与月球的距离为 383911.218 公里,角反射器不愧是测距的理想“镜子”! 图(tú) 6:Apollo11 反射器阵列丨图源:wiki 在摄影领域中还有就一个巧妙(qiǎomiào)利用反射镜的摄影设备——单反相机(单镜头反光相机)。其独特之处在于其取景器的设计。其镜头兼作取景物镜,在摄影镜头与(yǔ)(yǔ)数码相机的感光元件(yuánjiàn)之间,有一反光镜与光学主轴成 45° 角。影像通过反光镜,从而显示在机身上方的调焦屏上,通过取景目镜(mùjìng)和(hé)五棱镜,拍摄者可以观察取景对象,因而取景无视差(shìchà),且较明亮。拍摄时,反光镜抬起(下图中的②),光线才能到达感光元件。 图 7:反射镜在单反相机中的应用(yìngyòng)丨图源:wiki 咱们日常家用的镜子,其镀膜层是位于镜子后方(hòufāng)的。当你凑近仔细观察,会发现镜中影像存在轻微重影,这是普通家用镜子镀膜及反射特性所导致的一种现象。镜子的反光效果好不好(hǎobùhǎo),取决于(qǔjuéyú)入射光(即光源)的波长和镀层的表面(biǎomiàn)光洁度。 在特定场景下,比如激光应用中,使(shǐ)用高反射率反射器可使激光输出功率成倍增加,第一反光板反射图像不失真、无双(wúshuāng)影,能还原物体(wùtǐ)本貌。而普通镜子反射率低、无波长(bōcháng)选择性,还会产生双重阴影,使图像质量变差。 在精密设备领域,这种双重阴影和低反射率是绝对不被允许的(de),因为哪怕极其微小的图像偏差都可能导致设备运行(yùnxíng)异常,甚至(shènzhì)引发严重后果。在光学系统中常(zhōngcháng)使用通过特殊镀膜工艺的镀膜镜,能够有效提高对特定波长光的反射率,得到(dédào)的图像不仅亮度高,而且精确准确,画质更清晰,色彩更逼真。 镜子,这个看似简单(jiǎndān)的光学元件,实则蕴含着丰富的光学原理和制作(zhìzuò)工艺。从日常生活中的整理仪容到高端(gāoduān)光学系统中的精密应用,镜子都发挥着不可替代的作用。 [2]光学“魔术(móshù)”:镜子与消失(xiāoshī)术![EB/OL]. Light科普(kēpǔ)坊(fāng), (2023-09-17). https://mp.weixin.qq.com/s/aBPZgJiGtEqrNcRU3fxiaw. [4]中国科学院(zhōngguókēxuéyuàn)西安光学精密机械研究所(yánjiūsuǒ)-光学科普(kēpǔ)园地[EB/OL]. 中国科学院西安光学精密机械研究所, (2018-12-18). [6]焦述铭. 角(jiǎo)反射器:让光线“掉头”[EB/OL]. 网易(wǎngyì)号, (2024-06-30). [7]月亮距离我们有多远?科学家(kēxuéjiā)告诉你(nǐ)到月球要几步[EB/OL]. 新 浪科技(kējì), (2018-02-02).
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