光学设计基本知识

一、关于光线：

光源发出之光，通过均匀的介质时，恒依直线进行，叫做光的直进。此依直线前进之光，代表其前进方向的直线，称之为“光线”。光线在几何光学作图中起着重要作用。在光的直线传播，反射与折射以及研究透镜成像中，都是必不可少且要反复用到的基本手段。应注意的是，光线不是实际存在的实物，而是在研究光的行进过程中细窄光束的抽象。正像我们在研究物体运动时，用质点作为物体的抽像类似。

二、光的反射

光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播

方向又返回原来物质中的现象。

反射定律：

1.入射光线、反射光线与法线（即通过入射点

且垂直于入射面的线）同在一平面内，且入射

光线和反射光线在法线的两侧；

2.反射角等于入射角（其中反射角是法线与反

射线的夹角。入射角是入射线与法线的夹角）。在同一条件下，如果光沿原来的反射线的逆方向射到界面上，这时的反射线一定沿原来的入射线的反方向射出。这一点谓之为“光的可逆性”。

三、光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。

折射定律

1、折射光线和入射光线分居法线两侧

（法线居中，与界面垂直）

2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。

（三线两点一面）

3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性

质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度

小的一方）；（在真空中的角总是大的，其次是

空气）

4、当光线从其他介质射入空气时，折射角大于

入射角。

5、在相同的条件下，折射角随入射角的增大

（减小）而增大（减小）。

6、折射光线与法线的夹角，叫折射角。

7、光从空气斜射入水中或其他介质时，折射光

线向法线方向偏折，折射角小于入射角。

8、光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。

四、光的双折射

当光射入各向异性晶体(如方解石晶体)后，可以观察到有两束折射光，这种现象称为光的双折射现象。

两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光，通常用o表示，简称o光；另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光，用e表示，简称e光。

晶体内存在着一个特殊方向，光沿这个方向传播时不产生双折射，即o光和e 光重合，在该方向o光和e光的折射率相等，光的传播速度相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。光轴”不是指一条直线，而是强调其“方向”。

晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。o光的主平面，e光的光振动在e光的主平面内。