光

光には三つの特徴的な法則がある。次の三つが該当する。

• フェルマーの原理(光の直進性)
• 反射の法則
• スネルの法則(光の屈折)

この他にも光は、散乱や回折、干渉といった特徴的な現象を示す。

光は直進する。これは、紀元前にユークリッド(エウクレイデス)によって示されている。

またフェルマーの原理で「光は、二点間の経路のうち、最短の経路を通る」という径路最短直進の法則、光の直進性を示している。

ブラックホールなど大質量の天体の周辺では光が曲がり、もって天文学では重力レンズという効果をもたらすが、これは重力によってその場の空間が歪んでいるためであり、光自体は直進している(つもりでいる)のである。

この空間が歪むという理論はアインシュタインの一般相対性理論の重力方程式で示され、この式はドイツの天文学者シュバルツシルトによって解かれた。

光が屈折率の異なる媒質に向かって入射されたとき、光の一部または全ては、その媒質の反対側へと進路を変更する。

特に、屈折率の高いところから低い媒質に向かって入射したとき、光は全て反射し、これを全反射という。

また光が媒質の境界面で反射する場合、反射角は常に入射角に等しい。

光が、屈折率の異なる媒質に向かって入射されたとき、光は媒質の境界で進路を変える。

オランダの数学者スネルが発見し、オランダの物理学者ホイヘンスによって発表されたスネルの法則によると、光は屈折率の異なる二つの媒質の境界で屈折する、とされている。

屈折する光の量と反射する光の量はそれぞれの物質の屈折率によって決まり、例えば光が屈折率が高い物質n₁から屈折率が低い物質n₂に入射された場合、その一部または全部は屈折して物質n₂の中を進む。