光的几何性与物理性

光学包括两部分:几何光学和物理光学。几何光学(也称为光光学)是一门基于光的线性传播特性研究光在煤中传播规律及其应用的学科。物理光学是一门研究光的本质和光与物质相互作用规律的学科。

一、重要概念和法律

(1)几何光学的基本概念和规律

1.基本法

光源:发光物体。它分为两类:点光源和扩展光源。点光源是一个理想的模型，扩展光源可以看作是无数点光源的集合。光线-指示光传播方向的几何线。光束穿过一定区域的一束光线。它是穿过某一部分的光线的集合。光速-光传播的速度。光在真空中速度最快。常数是c = 3× 108米/秒。丹麦天文学家罗默首次利用天体间的大距离测量了光速。法国佩索首次用旋转齿轮法测量了地面上的光线。实像——光源发出的光通过光学装置后由实际光线形成。虚像——光源发出的光通过光学器件后，由实际光线的延长线形成。本影-当光线以直线传播时，光线不能完全照射到物体后面的黑暗区域。半影——当光以直线传播时，一些光可以照射到物体后面的半明半暗的区域。

2.基本法

(1)光的直线传播定律:首先，它在同一均匀介质中沿直线传播。光圈成像、阴影形成、日食和月食都是光沿直线传播的例子。

(2)光的独立传播规律:尽管光在传播过程中反复相交，但它们不会相互干扰，并保持各自的规律继续传播。

(3)光反射定律:反射线、入射光线和法线共面；反射光线和入射光线分布在法线的两侧。反射角等于入射角。

(4)光的折射定律:折射线、入射光线和法线共面，折射线和入射光线在法线的两侧分开；对于两种确定的介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比是常数。折射率n = sini/SINR = c/v。全反射条件①光从光密介质入射到光疏介质；(2)入射角大于临界角α，sina = 1/n

(5)可逆光路原理:逆着反射线或折射线方向入射的光线将沿着入射光线的原始方向被反射或折射。

3.常见光学器件及其光学特性

(1)平面镜:点光源发出的同心发散光束经平面镜反射后也是同心发散光束。它能在镜后形成相等、垂直的虚拟输出，镜像与物镜对称。

(2)球面镜:凹面镜:具有聚光功能，凸面镜:具有发散光功能。

(3)棱镜:光密介质棱镜置于光疏介质环境中，入射到棱镜侧面的光通过棱镜后偏转到底面。透过棱镜看到的物体图像偏向顶角。棱镜的色散效应:多色光被棱镜分解成单色光的现象。

(4)透镜:当光学致密介质的透镜置于光学稀疏介质的环境中时，凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。镜头成像映射:使用三种特殊光线。成像规则1/u+1/v = 1/f，线放大率m=像长/物长= | v |/u，说明①成像公式的符号规则——凸透镜焦距F取正，凹透镜焦距F取负；实像距离V为正，虚像距离V为负。②线放大率与焦距和物距有关。

(5)平行透明板:当光通过平行透明板时，发生平行运动(横向运动)。横向移动的幅度与入射角、透明板厚度和折射率有关。

4.简单光学仪器的成像原理和眼睛

(1)放大镜:凸透镜用于成像。u