射线

此条目页的主题是物理现象。关于DC漫画的虚拟人物，请见“射线 (漫画)”。

射线，在光学中是光的理想化几何模型，通过选择与实际光的波前垂直并指向能量流的方向。energy transferve|energy flow]]方向的曲线而获得^[1][2]。射线用于类比通过光学系统的光的传播，方法是将实际光场划分为离散光线，这些光线可以通过线轨法的技术计算在系统中的传播。这使得即使是非常复杂的光学系统也可以通过电脑进行数学分析或模拟（类比）。线轨法使用马克士威方程组的近似解，只要光波在尺寸远大于光的波长的物体中传播，这些近似解就有效。“射线光学”或“几何光学”不描述诸如衍射之类的现象，这需要波光学理论。一些波现象，如干涉，可以通过在光线模型中添加相位在有限的情况下进行建模。

定义

射线是与光的波前（直或曲）垂直的直线；它的切线是共线性与波矢量。均匀介质（英语：Homogeneity (physics)）中的光线是直的。它们在两个不同介质之间的界面处弯曲，并且可以在折射率变化的介质中弯曲。几何光学描述了光线如何通过光学系统传播。要成像的对象被视为独立点源的集合，每个点源产生球面波前和相应的向外射线。来自每个物件点的光线可以通过数学方式传播，以定位图像上的相应点。

对射线的更严格的定义来自费马原理，该原理指出，光线在两点之间采取的路径是可以在最短时间内穿越的路径^[3]。

特殊射线

在光学建模中有许多特殊射线用于分析光学系统。它们在下面定义和描述，并按它们用于建模的系统类型分组。

与表面的相互作用

在表面的射线图，此处${\displaystyle \theta _{\mathrm {i} }}$ is the 入射角， ${\displaystyle \theta _{\mathrm {r} }}$是反射角，和 ${\displaystyle \theta _{\mathrm {R} }}$是折射角（司乃耳定律）。

• 入射线是照射到表面的光线。该射线与垂直或正交到表面的角度是入射角。
• 反射线是对应于给定的入射线，是表示表面反射光线的射线。表面法线与反射线之间的角度称为反射角。反射定律说，对于镜面反射（非散射）表面，反射角始终等于入射角。
• 折射线或透射线是对应于给定的入射光线表示通过表面透射的光。这种射线与法线之间的角度被称为折射角，它由司乃耳定律给出。能量守恒定律要求入射光线中的功率必须等于折射光线中的功率，反射光线中的功率以及在表面吸收的任何功率的总和。
• 如果材料是双折射，折射光线可能会分裂成普通射线和非常射线，它们在通过双折射材料时会经历不同的折射率。

参见：反射 (物理学)、折射、吸收 (光学)、双折射、镜面反射和入射平面

光学系统

几何学

在欧几里得几何中，直线上的一点和它一旁的部分所组成的图形称为射线或半直线。

光学

在几何光学中，射线是描述光线或其他电磁辐射传播的方向的一条曲线。这种射线和物理光学的波前垂直。

在大部分的简单情况，在给定的传导体内的光射线是直线。光线经过一个传导体到另一个传导体，其路径符合司乃耳定律的折射或全内部反射。

注释

1. Moore, Ken. What is a ray?. ZEMAX Users' Knowledge Base. 25 July 2005 [30 May 2008]. （原始内容存档于2016-11-04）.
2. Greivenkamp, John E. Field Guide to Geometric Optics. SPIE Field Guides. 2004: 2. ISBN 0819452947.
3. Arthur Schuster, An Introduction to the Theory of Optics, London: Edward Arnold, 1904 online.

外部链接

• Hazewinkel, Michiel (编), Line (curve), 数学百科全书, Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4
• 埃里克·韦斯坦因. Line. MathWorld.
• Equations of the Straight Line （页面存档备份，存于互联网档案馆） at Cut-the-Knot