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早餐杯底的一弯亮纹
NEPHROID CAUSTIC

肾形焦散。

反射后的光沿直线走, 亮纹为什么是弯的?

早餐 / 杯底的一弯亮纹
FIG. 09 / 反射与聚光GEOMETRIC MODEL
x = a(3 cos t − cos 3t) · y = a(3 sin t − sin 3t)
01 / DIAGRAMS

光线密的地方,
亮纹就显出来了。

阳光斜照进内壁光滑的圆杯,杯底有时会出现一弯亮纹。许多反射光线聚到这里,形成了焦散。

NEPHROID CAUSTIC01 / 03

辅助图是平行光照射二维圆镜的截面模型;实际杯底的接收平面还会改变亮纹外观。

SCROLL TO UNFOLD ↓
01 / OBSERVE

一束光遇到圆弧,改变方向。

圆杯内壁上不同位置的法线方向不同。同样方向照进来的光,会被反射到不同方向。每一小段反射光依然沿直线传播。

入射角 = 反射角
02 / OBSERVE

许多直线,在某些位置变密。

相邻反射光线靠近甚至交汇,使某些位置接收到更多光。它们共同围出的包络形成亮纹,称为焦散。

反射光线族 → 包络 → 亮纹
03 / OBSERVE

光源条件,决定曲线叫什么。

二维圆镜受到平行光照射时对应肾形线;光源位于圆周上的特定模型才产生心形线。实际杯壁、光源距离与观察平面都需要单独考虑。

平行光 + 圆镜 → 肾形焦散
02 / YOUR TURN

打开反射光线看看。

勾选「显示反射光线」,比较直线和亮纹的位置。进度滑块只控制沿焦散描线的位置,不改变光源。

LIVE GEOMETRY / NEPHROID CAUSTIC09 / 09
x = a(3 cos t − cos 3t) · y = a(3 sin t − sin 3t)
03 / TRY IT OFFSCREEN

把圆杯
移到窗边。

TRY THIS / 实物试一试

杯底的一弯亮纹

把内壁光滑的圆杯放到窗边,让阳光斜照进去。杯底不容易看清时,可以垫一张浅色纸。慢慢移动杯子,留意亮纹的位置和宽窄。

MODEL / 模型的适用条件

图中画出完整数学曲线;杯中通常只能看到部分。实际形状还取决于光源距离、杯壁形状、入射方向和接收平面。

参考资料:肾形焦散 ↗
NEPHROID CAUSTIC / 09

弯的是聚光的轮廓,每段反射光仍走直线。

放在一起看 / ANOTHER CONNECTION椭圆水面还是平的,水线却变了。