光波通過透鏡或在樣品上反射常導(dǎo)致波陣面的推遲——它決定了光的相位。

光除了波動性外還具有明顯的粒子性。光的波動和粒子兩方面相互并存的性質(zhì)稱為光的波粒二相性。

具有單一頻率的光稱為單色光。光源中一個分子在某一瞬時所發(fā)出的光具有特定的頻率，原本是單色性的。但是，光源中有大量分子或原子，所發(fā)出的光具有各種不同頻率，這種由各種頻率復(fù)合起來的光稱為復(fù)色光（如太陽光、白熾燈光等）。但復(fù)色光通過三棱鏡時，由于各種頻率的光在玻璃中的傳播速度各不相同，折射率也不同，致使復(fù)色光中各種不同頻率的光將按不同的折射角分開，成為一個色散的光譜，像彩虹一樣按照波長（頻率）排列分布。

根據(jù)光具有波動性和粒子性的特點(diǎn)，可以分別用物理光學(xué)和幾何光學(xué)兩部分理論來描述光的特性和傳播方式。在顯微鏡中幾何光學(xué)應(yīng)用較多，從簡單的棱鏡、透鏡等零部件到多功能的大型金相顯微鏡，整體都是根據(jù)幾何光學(xué)定律設(shè)計的。

在折射時，入射角θ1的正弦和折射角θ2的正弦之比等于光在兩種介質(zhì)中傳播速度之比（參見圖5-4）。

sinθ₁/sinθ₂=  V₁/V₂（5-4）

式中：V₁、V ₂為光在兩種介質(zhì)中的傳播速度。

由式（5-4）可得出：

V₂sinθ₁= V₁sinθ₂（5-5）

從而可得出這樣的結(jié)論：光線從光疏介質(zhì)（V_快）進(jìn)入光密介質(zhì)（V_慢）時，折射角小于入射角；反之，光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。

光線在同一介質(zhì)中的傳播速度是個定值。因此，對于給定的兩種介質(zhì)來說，入射角θ₁的正弦和折射角θ₂的正弦之比總是一個常數(shù)。用n21表示：

n21 = sinθ₁/sinθ₂（5-6）

常數(shù)n21稱做光線從第一種介質(zhì)射入第二種介質(zhì)時的折射率。

結(jié)合（5-4）式即得：

n21= sinθ₁/sinθ₂= V₁/V ₂（5-7）

如果光線是從真空入射到某種介質(zhì)里，它在真空里的傳播速度用C表示，在介質(zhì)里的傳播速度用V表示，根據(jù)（5-7）式

n = sinθ₁/sinθ₂=  C/V2（5-8）

光線從真空入射到某種介質(zhì)里的折射率n，叫做該介質(zhì)的絕對折射率，簡稱為該介質(zhì)的折射率。

光在空氣里的傳播速度比在真空里的傳播速度C略小一點(diǎn)（相差甚少），所以可看成是相等的，即空氣折射率近似等于1,因此常把光線從空氣射入某種介質(zhì)的折射率當(dāng)作這一介質(zhì)的折射率。

n₁=  C/V₁ ；n₂=  C/V₂

代入式n21 = sinθ₁/sinθ₂= n₂/ n₁

當(dāng)光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時,根據(jù)公式（5-9）：sinθ₁/sinθ₂= n₂/ n₁  即：n₁＞n₂；當(dāng)折射角θ₂ = 90°時，sinθ₂= 1；如果繼續(xù)增大入射角θ₁，光線就不產(chǎn)生折射現(xiàn)象，而全部反射回光密介質(zhì)中，這就是全反射現(xiàn)象。剛開始發(fā)生全反射現(xiàn)象的入射角就稱之為“臨界角"，用θ_c表示