为什么镜子打碎之后会出现很多个倒影,而整体的时候就一个?

在某问答平台上有一个童鞋问了我一个问题——为什么感觉镜子打碎之后会出现很多个倒影而整体的时候就一个?

我看到这个问题时感觉非常有意思,这明显是属于那种“这也能算一个问题吗?可就是令人很困惑呀”的问题。反正手头也没有什么资料,那就用我自己的知识解读一下吧。

首先呢,我们先得研究一个镜子的工作模式,镜子都是由玻璃平面镀上金属膜制成的,反射光线是金属的独有特性,被称为金属光泽。这是因为金属原子对外层电子的控制能力弱,所有原子的外层电子都自由自在地于金属外活动着,构成了一个“电子海洋”。当光子接触到“电子海洋”时,因为能量无法被吸收,就会以与入射角一样大的相对路径反射出去,这就是镜面反射。

那么如果我从镜子表面选取一个原子,那么这个原子可以反射多少光线呢?

如果非常较真的话,应该有一个极限值,不过我们观察镜子的时候绝对达不到极限值,也就可以将它简化为无限。也就是说,一个金属原子可以同时、无限地反射来自所有方向的光线。

当你照镜子的时候,从你身体表面发射出的光线也是反射光线,从周围空间中任意方向来的光线射在你身体的某一点,然后再向着任意方向发射出去,因为你的表面并不光滑,所以光的方向是不可控的,这被称为漫反射。

这就得到了两个“无限”,无限发射出的来自你的光和无限反射的经过镜子的光。

因为我们的眼睛与脸是在一起的嘛,所以当我们在镜子面前移动时,无论是入射光还是反射光都移动了方向,给我们一种强烈的暗示——这个镜子中只有一个你的像。

但只要想想就能明白一个问题——如果你的身边站满了人,那么镜子里到底有多少个你的像呢?

你在原地不动,那么每个人都可以看到一个镜子中的你,如果你的身边有无数个观察者,那么镜子中就有无数个你。

也就是说,一面完整的镜子中本来应有无数个你的像,只是因为你的第一人称视角,和与头固定在一起的眼睛给了你一个信号——镜子中就只有一个像。

那么,当镜子被打碎的时候,镜子的表面就不再是光滑平直的了,这些碎片与你的角度发生了一点微小的变化。虽然角度小,但是也足以让相对位置发生变化,本来在你眼睛角度看不到的像现在也已经能看到了。类比上文中的无数观察者,这就好像凭空出现了一个观察者,可以从一个新的角度观察镜子。

这就是我们可以在镜子中看到复数个自己的基本原理了(当然这只是一个解释方式,用更物理的方法是可以描述的更精确,但是可能就不太好懂了)。不过还没有结束,破碎镜子让人看到更多像还有一点,就是镜子的破碎方式。

一般来说镜子被打碎都是从面向人的一侧,以一个受力点为中心向周围辐射开来,这会让镜子碎片表现出一个微微的弧形,好像凹面镜,于是光会向中间汇聚,也就更容易看到很多像,如果是从背面打破的,则会表现为凸面镜,光更容易向外扩散,也就看不到更多像了。

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