上篇回顾：正置金相显微镜的光学光路原理

1．几何光学的实定律全反射现象

在光学研究的初期，把光的传播看成是一种带有能量的几何射线的传播，这种几何射线人们叫做光线。根据实验确立了下列四条关于光线传播的实验定律：

(1)光的直线传播定律

在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播；

(2)光的独立传播定律

两束光在传播过程中相遇后，各自继续传播，好像它们没有相遇过一样；

(3)反射定律

入射线、反射线和入射点处的法线在同一平面内；入射线和反射线在法线的两侧；入射角和反射角的绝对值Θ相等，见图2-2

图2-2光的反射和折射

即

i=i''(2-3)

式中i、i''分别表示入射角、反射角。

Θ按规定：入射角、反射角、折射角均规定为代数量。符号规则是从光线转向法线，顺时针转向者为正；逆时针转向者为负。在图中所示各角度均标出其正值。

(4)折射定律

入射线、折射线和入射点处的法线在同一平面内；入射线和折射线在法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比等于折射光线所在介质折射率与入射光线所在介质折射率之比，见图2—2。即

或

式中

i ---入射角；
i' ---折射光线与界面法线的夹角，简称折射角；
n、n' ---分别为介质1和介质2的折射率。

从公式(2—2)或公式(2—3)中不难看出；当光线从折射率n比较小的介质(通常称为光疏介质，例如空气)进入折射率 n’比较大的介质(通常称为光密介质，例如玻璃)时，折射光线靠近法线；反之，当光线从光密介质进入光疏介质时，折射光线将偏离法线。

由此可知：当光线由折射率n大的介质向折射率n’小的介质入射时，随着入射角的增大折射角增得更大。此时反射光增强，折射光减弱。当入射角增大到某一角度i'e(称为临界角)时，折射光从两种介质的分界面掠过，即i'e＝90°。也就是说，只有在入射角i小于临界角ie时才有折射光和反射光。当入射角大于临界角ie时，只有反射光而没有折射光，见图2—3。没有折射只有反射的现象叫全反射现象。

从折射定律式(2—3)可见，临界角ie是由下式决定的：

借助光在棱镜中的全反射（或镜面反射）来改变光的进行方向，在金相显微镜中应用得相当普遍。图2-1中9、9两个棱镜就是一个例子。

图2-1