关键词
物理基础知识光学
引言
光线是生活中特别常见的一类物理现象，也是每次中高考的必考项目（高考选做）。但是光线也是物理当中很特殊的一类物质，学起来会有一点难度。今天就来帮助大家总结一下光有哪些奥秘，拨云见日，看清光线。
不管是烛光还是阳光，他们是同一种光（光源）
提到光，第一件事情就应该是：光是怎么来的？首先，需要说明一个概念：自身可以发光的就叫光源。按照光的产生方式，一般可以分成这几种：
光源首先是热效应光源，也就是热到一定程度、烧红了发出的光。常见的有太阳、蜡烛、钨丝灯等等。
其次还有原子跃迁光源，也就是原子被能量“加热”，吸取能量到一定程度原子会产生所谓核外电子跃迁的现象。在原子的核外电子跃迁时，电子吸收能量（如电磁波），从低轨道跃向高轨道，势能增大；同时还有一部分能量以散发光子的方式飞出原子，产生光线。
最后还有一种，是辐射发光，也就是是物质内部加速运动时所产生的光。运用这一原理的有两个：同步加速器工作时发出的同步辐射光，还有原子炉（核反应堆）发出的淡蓝色微光（切伦科夫辐射）。
比钢铁还直地向前飞（传播）
光的传播方式是大家都知道的：在同一种介质中，光沿直线传播。必须要注意前提条件：在同一种介质中。因为穿过不同的介质光可能会“跑偏”，进而产生折射现象。当然了，凡事都有例外：如果在黑洞这种质量特别大的天体附近，会因其对时空的扭曲从而让光线“被吸进去”。我们这里讨论的是不受其他（如黑洞）干扰的情况下。
光沿直线传播真空中光速为m/s，大约为3×m/s。在不同介质中，光速是不同的。光在其中传播速率较大的叫光疏介质，光在其中传播速率较小的叫光密介质。（就好像太疏松没有遮挡跑得快，太密了挤不过去所以跑得慢）。光疏介质、光密介质是相对的，相比较而言的，不是绝对的。
一般来说，光路都是可逆的。也就是说可以A→B→C反过来C→B→A。
不撞南墙不回头（反射）
光线在遇到绝大多数物体的时候（基本就是除了黑洞等超大质量天体），会在遇到物体时发生反射。这里有两个小问题：怎么反射？有怎样的效果？
首先回答怎么反射。光在反射时遵循“反射角等于入射角”这一规律。具体如何作图，请看下图：如图，A点向平面L发射一束光，相交于B点。（如黑色部分）现在光会往哪里走呢？（请看红色部分）以L为轴做A的对称点C，连接并延长CB，延长线上有一点D，则BD就是光会走的路线。反射角∠1的大小应该等于入射角∠2。
光的反射那反射的结果呢？若是多束光沿一个光滑平面反射，反射的光线也还是平行的一束，这就是镜面反射；而若多束光沿一个粗糙平面反射，反射面实际是一个曲折的面，或者说是多个平面，则反射的光线不是平行的一束，而是杂乱无章的一组光，这就是漫反射。
出奇制胜，不循常路（折射）
之所以说，同一介质中光才会沿直线传播，就是因为，一旦进入新介质，光线就会变向。折射时满足sini/sinr=v(i)/v(r)=λ(i)/λ(r)=n（入射角i、折射角r、光速v、λ波长、折射率n）
光从速度快的光疏介质进入速度慢的光密介质，反射角小于入射角。当然，反过来也成立。
如果反过来，光密介质进入光疏介质呢？也就是上面反过来：空气中反射角大于水中的入射角。那么，有个问题：折射角最大能大到哪里？折射不是反射，所以最大也就90度。此时，空气中是不是看不见折射出来的光了呢！因此就有另一种现象——全反射（折射光完全消失）。按照折射公式，n=1/sinC。折射问题为什么叫全反射呢？其实和它的运用有关。
之前说过，一般的面都会反射光，而透明的面可以折射光。因此，光线从水进入空气应该是这样的：rR=i
全反射此时，如果满足n=1/sinC，则没有折射，只有反射。所以叫全反射。没有折射的好处不仅仅少了折射光线，更少了入射光线的能量损耗。因此，美籍华裔物理学家高锟发明了光纤，并因此获得年诺贝尔物理学奖。光纤主要利用的就是全反射原理。
两水夹明镜，双桥落彩虹（色散）
我们都看过彩虹，其实彩虹就是小水滴“分解”了阳光。本质上就是咱们刚才说过的，折射，只不过折射了两次。实验中，我们常用三棱镜分解阳光等白光。
色散分解的原理就是，根据折射公式，不同光线波长不同，因此折射率不同，从而不同种类颜色的传播路线发生改变。在右侧投射出彩虹般色彩。
透过透镜，将发现不一样的世界（透镜）
折射的应用除了全反射和三棱镜，还有一种就是透镜。生活中，摄像头、投影仪、放大镜、老花镜乃至眼睛，都属于凸透镜；近视镜则属于凹透镜。主要的成像规律就是：
因此，我们在左侧二倍焦点外、二倍焦点和焦点之间、焦点之内分别放置物体可以总结出两种透镜的特点：
透镜成像也就是：
透镜成像表斑驳陆离，变化万千（色彩叠加）
学过摄影和绘画的朋友一定知道，色彩有其叠加方式。光源（如各色的灯）通过RGB叠加，反射光物体（如染料）通过CMY叠加。
光源三原色是RGB（红、绿、蓝），而反射光通过CMY（青、品红、黄）叠加。他们的联系是：反射的颜色就是反射出的光的颜色的混合，并且RGB叠加成CMY，CMY叠加成RGB。
波粒二象性的光（干涉、衍射、偏振）
上面说到的反射、折射、散射主要证明的是光的粒子性。而光是具有波粒二象性的，也就是既有粒子性、又有波动性。下面谈一谈波动性。
干涉、衍射和偏振证明了光的波动性。主要还是来掌握大体概念和如何证明波动性即可，不必涉猎过深。
首先说一说干涉是什么。光的干涉现象是波动独有的特征，若干个光波（成员波）相遇时产生的光强分布不等于由各个成员波单独造成的光强分布之和，而出现明暗相间的现象。
若仅是粒子，则会等于由各个成员波单独造成的光强分布之和。
再来谈一谈衍射。光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播，这种现象就是光的衍射。当一束光通过障碍或有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
若只具有粒子性，则不会绕过障碍物或小孔，遇到障碍物会被阻挡，遇到小孔光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。
最后来看一看偏振。偏振其实是说，光的偏振振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。强度为L的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为L’=Lcosθ(θ是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角)。
只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。
