光学是研究光的性质、行为及其与物质相互作用的科学领域。在光学中，有许多重要的公式和定理，它们帮助我们理解光的行为。以下是一些关键的光学公式和定理的文字描述：
1. **反射定律**：当光线在两种介质的界面上发生反射时，入射角等于反射角。这意味着光线入射到表面上的角度与它从表面反射出去的角度相等，这个角是相对于垂直于界面的法线测量的。
2. **折射定律（斯涅尔定律）**：当光线穿过两种不同介质的界面时，它会发生折射，即改变传播方向。斯涅尔定律描述了这种变化：n₁ * sin(θ₁) = n₂ * sin(θ₂)，其中n₁和n₂分别是第一和第二介质的折射率，θ₁是入射角，θ₂是折射角。
3. **全内反射**：当光从光密媒质进入光疏媒质时，如果入射角大于某个临界角，光将全部反射回原介质而不再折射。这种现象称为全内反射，常用于光纤技术。
4. **透镜公式**：对于薄透镜，透镜公式给出物距（u）、像距（v）和透镜焦距（f）之间的关系：1/f = 1/u + 1/v。这个公式可以用来确定像的位置和性质（如放大或缩小，正立或倒立）。
5. **镜头成像公式**：类似于透镜公式，球面镜的成像公式为：1/f = 1/u + 1/v，其中u是物距，v是像距，f是焦距。此公式适用于凹面镜和凸面镜。
6. **干涉和衍射**：光的波动性导致干涉和衍射现象。杨氏双缝实验展示了光的干涉特性，通过两个狭缝后，光波相互重叠形成条纹图案。衍射则是光波遇到障碍物或通过狭缝时传播方向发生的偏折。
7. **惠更斯原理**：光的每一个波前上的点都可以作为新球面波的源，这些次级球面波的包络面就是新的波前。此原理帮助解释光的传播、反射和折射现象。
8. **能量守恒与光强相关性**：在光的传输中，能量守恒定律表明光的总能量在任何封闭系统内是守恒的。光强与光波振幅的平方成正比，这是很多光学测量和实验的基础。
这些原理和公式构成了几何光学和物理光学的基础，是理解光行为的重要工具。
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