光的基础知识

        光是通过光源内大量的分子或原子振动而产生的辐射。1894年，麦克斯韦从理论上指出，光是一种电磁波，1905年爱因斯坦提出光是一粒一粒的粒子流，每个粒子可被称为光子。也就是说光既具有粒子性，又具有波动性，光在传播时表现为波动性，而与物质作用时又表现为粒子性。通常我们所说的光是电磁波的一种，它通常由紫外光、可见光和近红外光组成，其中1-390nm 波段的光为紫外光UV，波长为280-300nm波段为UV-B，它的强光可以杀死或严重损伤地球上的生物;200-280um波段为UV-C，它的强光可以杀死地球上一切生物，包括人类, 比紫外光频率更高的还有X光和γ射线等; 390-760nm波段的光为可见光；波长在760-1500nm为近红外光，中红外波段波长范围为1.5-25μm，远红外光谱波长范围25-300μm,比远红外光频率更小或波长更长的有毫米波、微波、短波、中波和长波等。而可见光又是由七色光组成的，即可见光含有红色光、橙色光、黄色光、绿色光、蓝色光和靛青光等色光，其对应波长范围见表1。

表1 可见光组成
紫色/nm   靛青/nm  蓝色/nm  绿色/nm   黄色/nm  橙色/nm  红色/nm
390-430 430-450 450-500 500-570 570-600 600-630 630-760

        照明委员会统一规定的标准是：选水银光谱中波长为700nm的红光为红基色光， 波长为546.1nm的绿光为绿基色光, 波长为435.8nm的蓝光为蓝基色光。

        光在真空中的传播速度C为3×108m/s，光的传输波长λ，频率f和光速C之间关系参见如下公式:
C=fλ…………………… （1）
其中f的单位为赫兹Hz或1／秒（s），波长的单位为米 （m）。

        只有真空的折射率n为1.0，故光在任一传输介质的传播速度V是光速除以该介质的折射率，即：光在真空中的传播速度是zui快的，传输介质不同，其折射率不同，传光速度也不同。相对而言，折射率大的传输介质是光密介质，折射率小的传输介质是光疏介质，对于光纤而言，芯材为光密介质，皮材为光疏介质，由于光在光密媒介－芯材中的传播速度会降低，故光在芯材中的传输速度慢于皮材中的传输速度;在空气中，由于n≈1，光波的传播速度接近于真空中的传播速度C；纯PMMA的折射率为1.49,故光在其中的传输速度约为2.01×108m/s。

        光在均匀媒质或不均匀媒质中传输时，满足费玛（Fermat） 原理，即光从空间一点到另一点是沿着时间为极值的路程而传播的，即光沿着光程为zui小或zui大或恒量的路径传播。