近代科学前期对光的认识一一几何光学

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光是指能引起视觉的电磁波。这一部分电磁波波长的范围在 0.??(红光)~0.39 微米(紫光)之间。物理学中定义1埃
(A)=10一”微米，所以我们通常也说可见光的波长在 7 700~3 900 埃之间。但在电磁波没有被发现前，对光的研究就开始了，当时人们对光的电磁本质还没有认识到，只能把光看成是直线传播的微粒流或机械小球，这一时期光学主要是几何光学，主要研究光的构成几反射，折射等规律。(1)光源。指能发出可见光的发光体。如家庭照明用的灯、各种显示信号。根据其发光的机制，可以分为热辐射光源,
如太阳、白炽灯:气体放电光源，如荧光屏、水银灯等。激光则是运用受激辐射原理制成的新型光源，具有发射方向集中、亮度高、相干性好、单色性好等优点。(2)光线。代表光传播途径的线。从遥远的光源(如太阳)发出的光，各点的传播方向很接近于一致，可以用许多平行光线代表这道光。由于光在本质上是一种电波，把光的路径看做直线实际上是一种近似描述。(3)光束。是通过一定面积的束光线。几何光学认为，光在均匀媒质中传播是沿许多直线进行的，一组这样的光线集合成光束，光束的几何特征又区分为锥形光束(如从点光源发出的光束)和平行光束。
(4)反射定率。光到达两种媒质的平滑界面上，部分和全部光线可能返回原来的媒质，这种现象称为反射。通过光线的入射点作垂直于界面的垂线，称为法线。入射光线与法线的夹角称为人射角，反射光线与法线的夹角称为反射角。实验指出:反射光线位于光线与法线所决定的平面内，反射角等于入射角，这个结论称为反射定律。
如果光线的反射面很粗糙，反射面上的法线不同，沿同一个方向入射的光可以被反射到不同方向，这样人们就可以从不同方向看到被照射的物体，这种现象称为漫反射。
(5)折射定律。当光从一种媒质进入另一种媒质时，传播方向发生偏射。实验指出:折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦和折射角的正弦之比对于既定的两种媒质而言是一个常数。这个常数称为第二种媒质对第一种媒质的折射率。这就是折射定律。
(6)光密媒质和光疏媒质。折射率较大的媒质，光在其中传播时速度较小，这类媒质称为光密媒质。相比而言，折射率较小的媒质，光在其中传播的速度较大，称为光疏媒质。如水对于空气而言是光密媒质，空气则为光疏媒质。光从光疏媒质
进入光密媒质时，折射角小于入射角。反之，光从光密媒质进入光疏媒质，折射角大于入射角。利用材料的折射率相对于空气大于 1的性质，可以制成各种球面透镜，包括凸透镜和凹透镜。凸透镜对光线和光束有会聚作用，凹透镜则会对入射光线和光束产生发散作用。各种光学仪器，如最常见的近视眼镜、老花镜、照相机镜头、望远镜、显微镜等都是利用透镜或透镜组合原理制成的。
从物体发出的光线经过透镜、反射镜(或它们的组合)后形成的与原物相似的图景称为物体的像。像有两类，即实像和虚像。由光线实际会聚形成的像，称为实像。用凸透镜在太阳下会聚成的太阳像是实像，它能把会聚光线的热能会聚成一点。平行光束(如太阳光)经透镜折射或凹面镜反射后相交于一点，这一点称为焦点。薄透镜的中心点或凹面镜的顶点到焦点的距密称为焦距。透镜焦距的大小取决于透镜表面的曲率半径、透镜的厚度、材料和环境媒介质的折射率。一部相机摄影镜头的售距，影响着拍摄范围、景深和像幅的大小。
如果物体发出的光线经凹透镜折射或凸面镜反射后发散了，实际光线不可能相聚，但它们的反向延长线可以相交成像这就是虚像。这种虚像不能让照片感光，但仍可以为目视所见。我们生活中常用的平面镜映出的像就是虚像。

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