type
status
date
slug
summary
tags
category
icon
password
标签
状态
完成日期
几何光学是以下列三个实验定律为基础建立起来的，它是各种光学仪器设计的理论根据。
一、光的直线传播定律
光在均匀介质里沿直线传播
案例
物体的影子
小孔成像
应当注意，光线只在均匀介质中沿直线传播，在非均匀介质中光线将因折射而弯曲，这种现象经常发生在大气中。例如在海边有时出现的海市楼幻景，便是由光线在密度不均匀的大气中折射引起的。
二、光的反射与折射
设介质1、2都是透明、均匀和各向同性的，且它们的分界面是平面（如果分界面不是平面,但曲率不太大时，以下结论仍适用)。当一束光线由介质1射到分界面上时，在一般情形下它将分解为两束光线：反射线和折射线。入射线与分界面的法线构成的平面称为入射面，分界面法线与入射线、反射线和折射线所成的夹角 、和 分别称为入射角、反射角和折射角。
实验表明：
- 反射线和入射线都在入射平面内。
- 反射角等于入射角。
- 入射角与折射角的正弦之比与入射角无关，是一个与介质与光的波长有关的常数。
比例常数称为第二种介质相当于第一种介质的折射率，上式又称为斯涅尔定律。
任何介质相对于真空的折射率，称为该种介质的绝对折射率，简称折射率。折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。实验还表明,两种介质1、2的相对折射率 等于它们各自的绝对折射率与之比，从而
斯涅尔定律用绝对折射率可以表示为：
光的全反射现象
当光线从光密介质射向光疏介质时，即 时，从下图中可以看出当入射角 大于一定角度的时候，折射光线就不存在了，只有反射光线。称恰好使折射光线不存在的角度 为全反射临界角，此时 ,由斯涅尔定律可得：
得到：
三、光的独立传播
两束光在传播途中相遇时，互不干扰，即每一束光的传播方向及其他性质(频率、波长、偏振状态)都不因另一束光线的存在而发生改变。这就是光的独立传播定律。
在各光束的交会点上，光强度是各光束强度的简单叠加，离开交会点之后，各光束仍按各自方向传播。
需要注意的是这一定律的局限性在于没有考虑光的波动性，当两束光是由光源上同一点发出、经不同途径传播后在空间某点交会时，交会点处的光强有可能不再是各光束光强度的简单叠加，而与两束光所走过的光程有关，可能加强，也可能减弱，这种现象称为光的干涉现象。
📎 参考文章
- 新概念物理教程.光学.第4卷
- 作者:葫芦十三
- 链接:https://www.hulu001.asia//article/gx1_threelaws
- 声明:本文采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议，转载请注明出处。