镜面反射 | RP 系列激光分析设计软件

光反射的经典类型是镜面反射，源自拉丁语 spulum （镜子），或者是正反射。这种反射会在光滑的表面上遇到，例如抛光的金属或玻璃片，包括全内反射的情况，或在液体表面上。此处，相对于表面法线测量的反射光角度，它等于入射光角度（见图 1）。这种情况通常在各种类型的平面镜上都能发现。对于弯曲的反射面，也可以获得镜面反射；然后相对于局部法线方向测量入射角和输出角。

反射的共同定律（出射角=入射角）与沿反射面的波矢量分量被保留有关。

如果反射面接近平坦，但不完全平坦，则输出光可能会在一定角度范围内扩散；这就是所谓的漫散射。对于引起显着散射的基本上粗糙的表面，可以存在很大的角度范围，例如具有10°的宽度。特别是体积扩散器，还有一些哑光涂料，往往会产生更宽的散射光角度分布，通常甚至接近朗伯散射体的标准情况。这可以被认为是镜面反射的反面：完美的漫反射。也可以是镜面反射和漫反射的组合；具有此类属性的物体会表现出镜面高光照（取决于照明条件），除了漫散射产生的外观。

从远距离观看时，镜面反射看起来比漫反射明亮得多，因为反射光集中到较小范围的方向。（这在激光安全方面可能是一个问题。）另一方面，如果反射光错过了吸收者的眼睛，则镜面反射仍然不会被吸收者注意到。

由于可见光的波长相当小（远低于 1 μm），纯镜面反射需要高度的表面平整度，例如比微波的表面平整度要高得多。因此，例如，金属表面需要非常仔细地抛光以获得近乎完美的镜面反射。

衍射光栅上可以发生改进形式的镜面反射。这里，输出角可以基本上偏离入射角，并且还取决于光学波长，但在理想情况下同样不存在漫反射。

镜面反射可用于成像——例如，在反射望远镜中。与引入随机角度变化的漫反射相反，镜面反射时图像信息得以保留。然而，漫反射器仍然可以用作某些成像仪器中的屏幕。这样的屏幕需要放置在图像平面上。