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椭圆的焦点为什么叫"焦点"

2021-04-21 12:53 作者:帆雨动画  | 我要投稿



平面上有两个定点,一个动点到这两个定点的距离之和等于常数,如图,红线的长加上蓝线的长等于一个定值,那么这个动点的轨迹就是椭圆,而两个定点就是椭圆的焦点。图中用两个红点表示。

椭圆方程:

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我们知道,凸透镜能使和主轴平行的光线会聚到一个点上,这个点叫做透镜的焦点。

那么椭圆的这两个点为什么叫焦点呢?既然叫焦点,是不是在某些情况下,光线将会聚于此呢?

我们在椭圆里边放一个手电筒,它的初始方向上的直线和连接两个焦点的线段不相交,那么,不管光线被椭圆反射多少次,永远不会经过两个焦点之间区域。这里要注意的是手电筒射出来的是一条射线,假如它背对着焦点,那么射线不会和两个焦点的连线相交,但射线所在的直线会。因此,反射后的光线就会被“限制”在两个焦点之间的区域里。

如果光线的初始方向与两个焦点之间的线段相交,那么,不管光线被椭圆反射多少次,永远都会被夹在两个焦点之间。

如果把一个点光源放在椭圆的一个焦点上,那么它发出的光线经过椭圆的一次反射后,将会聚于另一个焦点。

扩展到三维椭球上也一样,初始光线经过两焦点之间的区域,那么不管反射多少次,光线始终被限制在两个焦点之间。这里需要说明的是,初始光线并不要求一定与两焦点之间的连线相交,而是只要经过两焦点之间的一个适当区域,反射光线就会被“限制”在两个焦点之间。



椭球的方程:


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