几何光学的基本概念

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几何光学：<C>光线</C> 的概念为基础，用 <C>几何</C> 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 <C>电磁波</C>；光的传播实质上是 <C>电磁波的传播</C>．

波长

红外线的波长比可见光 <C>长</C>；

紫外线的波长比可见光 <C>短</C>．

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 <C>能够辐射光能量</C> 的物体．

光线是 <C>携带能量并带有方向</C> 的几何线．

<C>光线的方向</C> 代表光的传播方向．

<C>光线的传播途径</C> 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 <C>等相位面</C> 称为波阵面，简称波面．可分为 <C>平面波，球面波或任意曲面波</C>．

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 <C>光波波面法线</C> 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

在 <C>各向同性的均匀介质</C> 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 <C>光的干涉现象</C>．

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

由 <C>光线转向法线</C>， <C>顺</C> 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：

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 <C>保持着与波面的正交性</C>，并且入射波面与出射波面对应点之间的 <C>光程</C> 为定值．

费马原理

费马原理（Fermat's principle）是指光是沿着光程为 <C>极值（极大、极小或常量）</C> 的路径传播的．

<C>折/反射定律、费马原理和马吕斯定律</C> 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．