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光是一种电磁波，具有波粒二象性。在均匀介质中，光沿直线传播，这是光学的基本原理之一。我们用光线来表示光的传播方向，光线是一条几何直线。多条光线组成光束，光束可以是平行的、发散的或会聚的。
当光线遇到光滑表面时会发生反射现象。反射遵循两个基本定律：第一，入射角等于反射角；第二，入射光线、反射光线和法线在同一平面内。法线是垂直于反射面的直线。入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角。
当光线从一种介质斜射入另一种介质时，会在界面处发生折射，改变传播方向。折射现象遵循斯涅尔定律，即n1乘以sin θ1等于n2乘以sin θ2。其中n是折射率，等于光在真空中的速度除以光在该介质中的速度。折射率大的介质称为光密介质，折射率小的称为光疏介质。
当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象，光线完全被反射回原介质中，不会有折射光线产生。临界角的正弦值等于两介质折射率的比值。全反射现象在光纤通信、钻石的闪耀效果等方面有重要应用。
折射和反射原理在日常生活中有广泛应用。平面镜利用反射成像，透镜利用折射聚焦光线。在光纤通信中，全反射使光信号在光纤中传输。例如，当我们观察水中的物体时，由于折射作用，物体看起来比实际位置浅，视深等于实际深度除以水的折射率。