几何光学的基本概念

几何光学:

[...]的概念为基础,用[...]的方法研究光在介质中的传播规律和光学系统成像特征.

光波与光线

光从本质上来就是[...];光的传播实质上是[...]

波长

红外线的波长比可见光[...]

紫外线的波长比可见光[...]

光速、频率与波长的关系:

\[\nu=\dfrac c \lambda.\]

(不能写成其他形式)

光源和光线

光源(发光体)是[...]的物体.

光线是[...]的几何线.

[...]代表光的传播方向.

[...]称为光路.

波面

光波向周围传播,在某一时刻,其振动位相相同的各点所构成的[...]称为波阵面,简称波面.可分为[...]

在各向同性介质中,光沿着波面法线方向传播,所以可以认为[...]就是几何光学中的光线.

波前(wavefront): The surface reached by wave propagation at any time.

基本定律

光的直线传播定律

[...]中,光线按直线传播.

光线的独立传播定律

光线的独立传播定律不符合[...]

光的折射和反射定律

折射定律

折射率越大,介质对光线的折射能力越强。如,空气的折射率约为 \(1.00\),水的折射率约为 \(1.33\),则光线从空气射入水中时,入射角 \(\geq\) 折射角。

折射定律的公式:

\[n’\sin I’=n\sin I.\]

若在此式中令 \(n’=-n\),则有 \(I’=-I\),即反射定律.

角的正负

[...][...]时针方向旋转形成的角度为正,反之为负.

在反射定律中,反射光线和入射光线位于法线的两侧,且反射角与入射角的绝对值相等,符号相反.

全反射

全反射现象发生的条件:

  1. 光线从[...]介质射向[...]介质;
  2. 入射角大于临界角.

临界角 \(\sin I_m = \dfrac{n’\sin I’}{n} = \dfrac{n’}{n}\sin 90° = \dfrac{n’}{n}\),其中 \(n \gt n’\)

马吕斯定律

马吕斯定律(Theorem of Malus)是指光线束在各向同性的均匀介质中传播时,始终[...],并且入射波面与出射波面对应点之间的[...]为定值.

费马原理

费马原理(Fermat’s principle)是指光是沿着光程为[...]的路径传播的.

[...]三者中的任意一个,均可以视为几何光学的一个基本定律,而把另外两个作为该基本定律的推论.