上篇回顧：正置金相顯微鏡的光學(xué)光路原理

1．幾何光學(xué)的實(shí)定律全反射現(xiàn)象

在光學(xué)研究的初期，把光的傳播看成是一種帶有能量的幾何射線的傳播，這種幾何射線人們叫做光線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確立了下列四條關(guān)于光線傳播的實(shí)驗(yàn)定律：

(1)光的直線傳播定律

在各向同性的均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播；

(2)光的獨(dú)立傳播定律

兩束光在傳播過程中相遇后，各自繼續(xù)傳播，好像它們沒有相遇過一樣；

(3)反射定律

入射線、反射線和入射點(diǎn)處的法線在同一平面內(nèi)；入射線和反射線在法線的兩側(cè)；入射角和反射角的絕對值Θ相等，見圖2-2

圖2-2光的反射和折射

即

i=i''(2-3)

式中i、i''分別表示入射角、反射角。

Θ按規(guī)定：入射角、反射角、折射角均規(guī)定為代數(shù)量。符號規(guī)則是從光線轉(zhuǎn)向法線，順時(shí)針轉(zhuǎn)向者為正；逆時(shí)針轉(zhuǎn)向者為負(fù)。在圖中所示各角度均標(biāo)出其正值。

(4)折射定律

入射線、折射線和入射點(diǎn)處的法線在同一平面內(nèi)；入射線和折射線在法線兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦之比等于折射光線所在介質(zhì)折射率與入射光線所在介質(zhì)折射率之比，見圖2—2。即

或

式中

i ---入射角；
i' ---折射光線與界面法線的夾角，簡稱折射角；
n、n' ---分別為介質(zhì)1和介質(zhì)2的折射率。

從公式(2—2)或公式(2—3)中不難看出；當(dāng)光線從折射率n比較小的介質(zhì)(通常稱為光疏介質(zhì)，例如空氣)進(jìn)入折射率?n’比較大的介質(zhì)(通常稱為光密介質(zhì)，例如玻璃)時(shí)，折射光線靠近法線；反之，當(dāng)光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射光線將偏離法線。

由此可知：當(dāng)光線由折射率n大的介質(zhì)向折射率n’小的介質(zhì)入射時(shí)，隨著入射角的增大折射角增得更大。此時(shí)反射光增強(qiáng)，折射光減弱。當(dāng)入射角增大到某一角度i'e(稱為臨界角)時(shí)，折射光從兩種介質(zhì)的分界面掠過，即i'e＝90°。也就是說，只有在入射角i小于臨界角ie時(shí)才有折射光和反射光。當(dāng)入射角大于臨界角ie時(shí)，只有反射光而沒有折射光，見圖2—3。沒有折射只有反射的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象。

從折射定律式(2—3)可見，臨界角ie是由下式?jīng)Q定的：

借助光在棱鏡中的全反射（或鏡面反射）來改變光的進(jìn)行方向，在金相顯微鏡中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。圖2-1中9、9兩個(gè)棱鏡就是一個(gè)例子。

圖2-1
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