光的三大定律

发表时间：2024-07-30 05:02:59 来源：网友投稿

抛开光的波动性质，仅以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中的传播问题的光学称为几何光学。几何光学的三大定律为：

①光的直线传播定律；

②光的反射定律；

③光的折射定律。它们是各种光学仪器设计的理论基础，也是研究晶体光学重要的理论基础。

一、光的直线传播定律

光在同一介质中是直线传播的，称为光的直线传播定律。例如：阳光照进屋里，夜间手电筒的亮光，其传播路线都是直的。这些现象说明，光在空气里是直线传播的（像空气这样能够传播光的物质称光的介质），实验表明，光在水、玻璃介质中也是直线传播的。

光在真空中（或空气中）光速为3.0×108 m/s，光在水中的速度约为真空中的3/4，而光在玻璃中的速度比在水中小，这表明光在不同介质中的传播速度是不同的。

光在其中传播速度比较快的介质称为光疏介质，传播速度比较慢的介质称为光密介质。光疏、光密是相对的，例如，水相对空气来说为光密介质，而水相对玻璃或晶体则为光疏介质。一般空气为低密度、低折射率、高光速的，而矿物则为高密度、高折射率、低光速的。

二、光的反射及反射定律

1.反射（Reflection）的概念

光从一种介质射入另一种介质时，在光滑界面上，如果部分光仍回到原介质中，这种现象称为光的反射。其光路是可逆的。

2.反射定律

光的反射遵循反射定律（图1-8A），即①反射光线位于入射光线和界面的法线所决定的平面内；

②反射线和入射线分别在法线的两侧；

③反射角θ等于入射角i。

三、光的折射及折射定律

1.折射（Refraction）的概念

光线从一种介质进入到另一种介质，在界面处传播的方向会发生改变，即入射光线和折射光线不在一条直线上，这种现象称为光的折射。例如：筷子放在盛水的杯子中，看起来筷子不是直的，而是折断的。

光学上将两种介质分界面的垂线称法线，入射光线与法线的夹角称入射角，以i表示；折射光线与法线的夹角称折射角，以r表示。当光发生折射时，入射角i与折射角r不相等（图1-8B、C、D）。

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