捷徑

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我們都知道,光在同一種介質(zhì)里的傳播是依直線行進的,也就是說是依最短的路徑行進的。但是,當光從一點射出不是直接射到另一點,而是經(jīng)過鏡面的反射射到另一點的時候,光也仍舊是依最短的路徑行進的。
    讓我們跟著光的路徑看去。假設圖92上A點表示光源,MN線表示鏡面,ABC線表示光從蠟燭到人的眼睛C的路徑。直線KB跟MN垂直。
                
    根據(jù)光學的定律,反射角2等于入射角1。知道了這一點,就很容易證明從A點到鏡面再到C點的所有可能走的路線里,ABC是最短的一條。我們可以把光線的路徑ABC跟另外一條路徑比如ADC(圖93)來比較一下。從A點向MN作一垂線AE,把它延長到跟CB線的延長線相交于F。然后把F、D兩點用直線連接起來。首先讓我們證明三角形ABE和FBE全等。這兩個三角形都是直角三角形,而且有公共的直角邊EB;此外,EFB和EAB兩角相等,因為它們分別跟角2和角1相等;這樣就證明了三角形ABE和三角形FBE全等。于是得到AB=FB,AE=W?,F(xiàn)在再來看兩個直角三角形ADE和FDE,它們有公共的直角邊ED,上面又已經(jīng)證明AE=FE,所以三角形ADE和三角形FDE也全等。因此,AD和FD也自然相等。
    這樣一來,我們可以把路線ABC用跟它相等的路線FBC來代替(因為AB=FB),把路線ADC用路線FDC來代替。把這兩條路線FBC跟FDC比較,可見直線FBC要比折線FDC短。因此,路線ABC要比ADC短,而這正是我們需要證明的!
    無論D點在什么地方,只要反射角等于入射角,路線ABC總比路線ADC短。這樣,光線在光源、鏡子和人的眼睛之間行進,果然是選擇所有可能的路線里最短的一條。這一點,還在2世紀時就由希臘亞歷山大城的機械師和數(shù)學家希羅指出了。