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几何光学一、几何光学的四大基本定律1、直线传播定律；2反射定律 3独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影响，各光束独立传播。
4、折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面，并且有： 光纤保证发生全反射的条件： 光线在光学纤维内发生全反射的临界条件是n sin i c =2n 1 （ n 2 < n 1 ）π-i c =2i 1sin ( ) =i =2-i 1πn n 21cos 1 n n ²n 0 sin i 0= n 1 sin i 1cos 1 –i 1²= n 1=21-² 入射角小于 i 0 的入射光线，在光学纤维内都能满足全反射条件而不断向前传播, 从光学纤维的一端传到另一端。
（一）. 光通过平行媒质层时的折射 对n 1和n 2媒质的分界面应用折射定律得 对n 2和n 3媒质的分界面应用折射定律得 联立解得(1) 从平行媒质层出射光线的折射角 i 3 , 只取决于入射光线的入射角i 1以及入射和出射空间媒质的折射率 n 1 和 n 3 , 其间的平行媒质层并没有改变出射光线的折射方向 。
(2) 若 n 3 = n 1 ，则 i 3 = i 1 。
例如当光线以某一入射角i 1入射于处在空气中的平板玻璃时,则从平板玻璃出射的光线的折射角 i 3 = i 1 , 即出射光线与入射光线平行。
例1设有一块透明光学材料，由折射率略有不同的许多相互平行、厚度为 d=0.1mm 的薄层紧密连接构成。
如下图表示与各薄层垂直的一个截面， AB 为此材料的端面，与薄层界面垂直。
各薄层的折射率 n k 的数值为 n k =n 0 — kv ，其中 n 0= 1.41 ， v =0.025 。
今有一光线 PO 以入射角θ 0=60 0 射向 O 点。
求此光线在材料内能够到达的离 OO ‘ 最远的距离解：最远处将发生全反射，sin i=n k sin r k 且sin r k =1 即 Kv n i -=0sin K=21.16第21层的上表面就是光线能到达的最深处。
西方古代对光学的认识和研究(一)牛顿在光学上的杰出成就，就可以使他成为科学界的头等人物，跻身于科学伟人的行列。
当牛顿只有21 岁的时候，他已开始了自己的研究工作，对光学问题的研究，又是牛顿全部科学研究、创造生活的开端。
1666年牛顿得到了用三棱镜把白光分成七种颜色的光的实验结果，并于1672年发表论文描述了这一色散实验；1704 年出版了《光学》一书，为光学的发展作出了贡献。
这本书和《自然哲学的数学原理》一书是牛顿的两部基本著作。
1666 年，牛顿正在磨制一些非球面形的光学透镜，同时做了一块三角形的玻璃棱镜，以便重复观察包括意大利物理学家格里马耳迪（F.M.Grimaldi，1618—1663）在内的所做的那些著名实验。
牛顿想办法把自己的房间弄暗，在窗板上开了一个小孔，让适度的太阳光进入室内，然后把他自已磨制的棱镜放在光的入口处，使光线由此折射到对面的墙上。
起初牛顿对墙上产生的那些鲜艳、浓烈的颜色，很感兴趣。
但是经过周密考虑后，他惊异地发现它们是长条形的，而根据公认的折射定律，它们的形状应该是圆形的。
为什么会这样？经过反复思考与实验，牛顿悟出了一个道理，并决心做一个判决性的实验。
牛顿取两块板，把其中的一块放在靠近窗户的棱镜的后面，板上开有一个小孔，光线可以通过这个小孔并落到另一块板上。
他把另一块板放在相距约12 英尺的地方，板上也开有一个小孔，并使光线的一部分通过它，然后再把第二块棱镜放在第二块板的后面。
当第一块棱镜绕它的轴转动时，落在第二块板上的像也跟着移动，同时使全部光线都相继通过板上的小孔，射到它后面的棱镜上，记下光线落在墙上的位置。
牛顿发现，在第一块棱镜上被折射得最厉害的蓝光，在第二个棱镜上受到的折射也最大，而红光在这两个棱镜上都被折射得很少。
牛顿便领悟到长条形的像形成的真实原因：光不是同类的和均匀的，它是由不同类型的光线组成的，其中一些比另一些更能被折射。
1672 年2 月6 日，牛顿向英国皇家学会提交了题为“关于光和色的新理论”的论文，详细地描述了上述实验，并提出了对颜色的新见解。
光学一、光的折射1．折射定律：大角小角2．光在介质中的光速：3．光射向界面时，并不是全部光都发生折射，一定会有一部分光发生反射。
4．真空/空气的n等于1，其它介质的n都大于1。
5．真空/空气中光速恒定，为，不受光的颜色、参考系影响。
光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。
6．光线比较时，偏折程度大（折射前后的两条光线方向偏差大）的光折射率n大。
二、光的全反射1．全反射条件：光由光密（n大的）介质射向光疏（n小的）介质；入射角大于或等于临界角C，其求法为。
2．全反射产生原因：由光密（n大的）介质，以临界角C射向空气时，根据折射定律，空气中的sin角将等于1，即折射角为90°；若再增大入射角，“sin空气角”将大于1，即产生全反射。
3．全反射反映的是折射性质，折射倾向越强越容易全反射。
即n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。
4．全反射有关的现象与应用：水、玻璃中明亮的气泡；水中光源照亮水面某一范围；光导纤维（n大的内芯，n小的外套，光在内外层界面上全反射）三、光的本质与色散1．光的本质是电磁波，其真空中的波长、频率、光速满足（频率也可能用表示），来源于机械波中的公式。
2．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，光速与波长同时变大或变小。
3．将混色光分为单色光的现象成为光的色散。
不同颜色的光，其本质是频率不同，或真空中的波长不同。
同时，不同颜色的光，其在同一介质中的折射率也不同。
4．色散的现象有：棱镜色散、彩虹。
5．红光和紫光的不同属性汇总如下：四、光的干涉1．只有频率相同的两个光源才能发生干涉。
2．光的干涉原理（同波的干涉原理）：真空中某点到两相干光源的距离差即光程差Δs。
当时，即光程差等于半波长的奇数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调相反，叠加后使此点振动减弱；当时，即光程差等于波长的整数倍，半波长的偶数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调一致，叠加后使此点振动加强。
3．杨氏双缝干涉：单色光源经过双缝形成相干光，在屏上形成明暗相间的等间距条纹。
光学一、基础知识1.光的折射全反射（1）折射率：n=sinisinr，i表示真空或空气中光线与法线的夹角，r表示介质中光线与法线的夹角。
n=cv，c表示真空中的光速，v表示介质中的光速。
（2）全反射：sinC=1n，C是光线从介质射向真空的全反射临界角，n是光线在介质中的折射率。
2.干涉衍射偏振（1）光的干涉：屏上距离双缝的路程差为半波长偶数倍的地方，将出现亮条纹。
距离双缝的路程差为半波长奇数倍的地方，将出现暗条纹。
相邻亮（暗）条纹间的距离Δx=Ldλ，L为双缝与屏间的距离，d为双缝之间的距离，λ为光的波长。
只有频率相同、振动情况相同的光线之间才会出现干涉。
（2）光的衍射：发生衍射的条件是，孔或障碍物的尺寸比波长小或者跟波长差不多。
（3）光的偏振：在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个特定方向振动的光，叫偏振光。
自然光通过偏振片后就得到偏振光。
二、常规题型例1.下列说法正确的是(D)。
A.光只有照射在两种介质的平整界面上才能发生反射现象B.反射现象中入射光线和反射光线不可能相互垂直C.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折D.光从真空进入某种介质后,速度要减小练习1.如果光线以大小相等的入射角(不为零)从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则(C)。
A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小由n=sinisinr,i不变，n越大，r越小，偏离就越大，C对。
练习2.（多选）光线以一定入射角从真空射向某一介质,当入射角逐渐增大时,下列说法正确的是(AC)。
A.折射角逐渐增大B.折射角逐渐减小C.光线传播方向改变的角度增大D.光线传播方向改变的角度减小当入射角逐渐增大时,由于折射角增大的幅度小于入射角增大的幅度,所以光线传播方向改变的角度增大练习3.光从真空进入某种介质,入射角为40°,则反射光线与折射光线间的夹角可能的范围是(B)。
