為什么鏡子左右反上下不反？原因竟然出在我們自己

圖源：AI

一塊鏡子的奧妙

唐太宗李世民說過：“以銅為鏡，可以正衣冠”；《木蘭辭》中則有“當窗理云鬢，對鏡貼花黃”，都生動地描繪了人們與鏡子之間的日常聯系。這面我們日常使用的鏡子，在專業上被稱為“平面反射鏡”，堪稱光學領域中最簡單的器件之一，常常出現在光學入門課程的前幾頁。

回溯人類使用鏡子的歷史，可謂源遠流長。在遠古時期，人們最初借助天然形成的平靜水面來映照自己的模樣，舊石器時代的人類若想一睹自己的容顏，往往需要前往池水邊，對著那如鏡面般平靜的水面細細端詳，這便是人類最早使用的“鏡子”。后來，以青銅為材質打造的青銅鏡，成為了主流。

隨著時間推移，人類對鏡子的制作技術不斷探索。15世紀迎來了平面鏡發展史上的一個重要里程碑一意大利威尼斯的工匠們發明了鍍錫玻璃鏡。他們在玻璃背面精心涂覆了一層金屬膜。這層金屬膜憑借自身對光的反射特性，讓光線能夠高效地反射回來。這一創新不僅大幅提升了鏡子的成像質量，還為后續制鏡工藝的革新奠定了基礎，發展成為現世的鍍銀鏡和鍍鋁鏡等金屬鍍膜鏡子。

鏡子的工作原理基于光的反射定律。當光線從一個介質射向另一個介質表面時，如果表面足夠平滑，光線就會以相同的角度反射出去，形成所謂的\"鏡面反射”。

左右反，上下不反？

關于鏡子，有個問題既有趣又常見，那就是“為什么鏡子里的你左右是相反的，上下卻不是相反的？”

其實，鏡子成像既不是左右對稱也不是上下對稱。

出現這種問題的原因是人往往以自己為參照物，而忽視了鏡子。準確地說鏡子通過平面反射光線，使得物體的像在鏡面后方對稱出現。這種對稱是沿著鏡面的垂直軸（前后方向）

進行的，因此物體的前后位置被反轉，而左右和上下位置相對于鏡面保持不變。

這么說可能還不夠清楚，如果照鏡子的時候換個指示方向的方式，就一目了然了。假設我們站住不動，面對鏡子的時候面朝北，鏡面朝南，那么當我們動一動東邊那只手，鏡中人動的一定也是東邊那只手，反之亦然。但當我們伸出手指指向北面（也就是我們眼前鏡子的方向），鏡中的你則一定會指向南，所以說，照鏡子時其實是“里外反”。

換句話說就是鏡子反轉的是物體相對于鏡面的前后方向，而非左右或上下。由于人類身體的左右對稱性和觀察視角的影響，我們感知為左右反轉，而上下方向因與鏡面垂直，未發生反轉。

多來幾塊鏡子可以做什么？

我們知道光的反射定律，那么我們就可以用多塊鏡子，通過調整入射光（光源）和鏡子之間的位置關系，從而精確地引導光線到達所需的位置。

首先就是小學科學課上都會制作的潛望鏡，只要用兩塊互相平行的鏡子，就能越過墻頭觀察對面情況了。

而如果我們把用兩塊平面鏡垂直固定，組成的鏡子就叫偶鏡。偶鏡有一個有趣的現象，如果你去照偶鏡，調整自己的位置，讓鏡子的接縫處恰好位于鏡中你面部的中線，你就會發現這時照鏡子的體驗大不相同，當你舉起右手，鏡中人也會舉起右手，當你閉上左眼，鏡中人也會閉上左眼。

若在偶鏡上再加一面鏡子使三面鏡垂直，就成為一個角反射器，它由3對偶鏡組成，無論從何角度投射光線，經二、三次反射的光都與入射光平行。角反射器用途廣泛，像自行車尾燈就由眾多角反射器組成，不過實際尾燈角鏡之間并非嚴格垂直，這樣能有部分反射光散開，便于司機看見。

內容來源：力學科普官方公眾號

本欄目編輯：王菁菁