本文為光學(xué)部分演示實(shí)驗(yàn)系列之一，共10個視頻，主要涉及幾何光學(xué)定律，即：直線傳播定理、反射與折射定理、凸透鏡成像、全反射、棱鏡和光色散等。還包括高能激光功率的演示。
1. 小孔成像實(shí)驗(yàn)
光沿直線傳播，這是幾何光學(xué)的第一基本定律（另外兩條是反射和折射定理）。 根據(jù)這一定律，物體通過小孔后在屏幕上呈現(xiàn)倒像。 我國古代墨子做過這個實(shí)驗(yàn)。 帶聚光鏡的針孔成像是相機(jī)的基本原理。
在之前的視頻中，演示者將一個房間作為攝像頭的黑匣子，通過窗戶上擋光的黑布上的孔洞凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)視頻，將城市的水景投射到旁邊的墻上，并利用了功能鏡頭將光線聚集成像，色溫大大提高。
可能有人會覺得不解：為什么要用鏡頭？ 好吧，如果點(diǎn)贊多的話，我會在另外一個話題里說這背后的道理。
2. 幾何光學(xué)元件綜合演示
本視頻是一個幾何光學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)，展示了不同形狀透鏡的鏡面反射、折射、色散等現(xiàn)象。 并演示了照相機(jī)的原理，伽利略和開普勒望遠(yuǎn)鏡的原理，以及人眼的成像原理。 給出了散光和近視的誘因。 像差和糾正它們的方式也包括在內(nèi)。
3.全反射演示
光通常在介質(zhì)的界面上同時發(fā)生反射和折射。 根據(jù)斯涅爾定理，當(dāng)光從折射率較高的介質(zhì)射向折射率較低的介質(zhì)時，折射角小于入射角。 當(dāng)入射角減小時，折射角也減小，折射角先增大。 此時入射角等于全反射的臨界角。 當(dāng)入射角小于臨界角時，折射光就會消失。
全反射棱鏡和光纖都是根據(jù)全反射原理工作的。
4. 光纖演示
光纖是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞剑侨珒?nèi)反射的直接應(yīng)用。 單根纖維可以被認(rèn)為是又長又細(xì)的管子——有些纖維的半徑比人的頭發(fā)還小！
如果這種燈管在空氣中，假設(shè)燈管所用材料的折射率，空氣的折射率，只要每次反射的入射角小于臨界角，光就可以通過燈管永遠(yuǎn)不會出管凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)視頻，而是會一直沿著管道傳輸。
5、水流轉(zhuǎn)光實(shí)驗(yàn)
因?yàn)樗恼凵渎时瓤諝獯螅瑸榇耍?dāng)光從水底進(jìn)入空氣時，如果入射角不大于臨界角，水流就變成了光纖。
如本演示所示。 水的折射率為1.333，空氣的折射率為1.00029，其臨界角為。 在這個視頻中，確保激光的入射角在這個臨界角以上，可以觀察光線被水流翻轉(zhuǎn)的療效。
6. 凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)
凸透鏡的成像公式為 其中 是物距， 是像距， 是焦距。 其成像的基本規(guī)律如下：
7.棱鏡分裂實(shí)驗(yàn)
因?yàn)橥该鹘橘|(zhì)（如玻璃、樹脂、水等）對不同頻率的光有不同的折射率。 因此，當(dāng)白光在透明介質(zhì)的界面發(fā)生折射時，所包含的不同顏色的光會因折射角不同而相互分離。 對于單次折射，這些影響不太明顯。 但是當(dāng)光線通過棱鏡時，光線會在兩個界面上不斷折射，出射的光線會呈現(xiàn)出不同的顏色。
反之，如果用另一個反方向放置的棱鏡，使分開的光返回原來的方向，則不同顏色的光可以重新組合，得到白光。
8.光學(xué)幻影實(shí)驗(yàn)
凹面鏡的成像規(guī)則與凸透鏡相同，只是像和物在同一左邊。 其成像光路如右圖所示，F(xiàn)為焦點(diǎn)，C為凹面曲率中心。 至于這個視頻的秘訣，看看就好。
9.蠟燭錯覺
這沒什么好解釋的。 網(wǎng)上有很多關(guān)于蠟燭的錯覺實(shí)驗(yàn)。 多年來，華特迪士尼公司一直在使用這個技巧。
10、高能激光的功率
說實(shí)話，如果讓我現(xiàn)場看這家伙的表演（其實(shí)我得敢先走），我真的會替他捏一把汗。 要是不小心把注意力放在了小指上，那不是馬上就有一股火鍋味兒了嗎？ 據(jù)悉，一定要注意保護(hù)眼睛。 這種實(shí)驗(yàn)可不是一般人敢做的，至少得訓(xùn)練有素。