為什麼光頻率不同折射率不同?

時間 2021-05-05 15:19:52

1樓:Conway

提問,引導思考

光是電磁波的一種;介質的折射率越大,介質中光速越慢。

四大基本作用力速度都是光速,光是電磁波,是電磁力。

所以光的速度應該也恒為光速

為什麼光在介質中速度小於光速?

回答

如圖中所示,可見光的頻率恰好在電子極化頻率入射光會將介質中電子極化

極化消耗能量,吸收光子

電子會再次去極化,返回原始位置,放出光子

根據能量-頻率的關係,出射光子和入射光子具有相同的頻率;而且偏振方向也一致

電子極化吸收光子,再去極化放出光子,消耗時間;由於不同頻率對同乙個電子激發躍遷概率(難度)不同,光子受到的阻礙也不同。阻礙越大,被吸收的次數越多,速度越慢。阻礙越小,被吸收的次數越少,速度越快。

由於光的頻率決定其能量,能量決定其激發電子躍遷的能力(並非能量越高,越容易激發),所以對同乙個物質,頻率不同,折射率不同。整體而言,折射率隨頻率公升高,是在可見光波段的普遍規律,並不能推廣到所有的電磁波段。

2樓:採微

首先先解釋一下頻率的本質:光的頻率是光的波動性的特徵,波動性又可以從粒子角度解釋一下,光電子在電場作用下有直線運動趨勢,也在磁場作用下有垂直方向上的運動趨勢,因而光子是上下波動直線前進,光波是橫波,紅黃藍綠紫光本質區別是光能量不同(例如金屬活化釋放出光電子數目不同),紅光在白光中,能量低,光子數目少,受到洛倫茲少,頻率小,紫光在白光中光子數目多,受到洛倫茲力多,頻率大。

其次,折射過程的本質:光在傳播至介質如稜鏡時,介質首先被光子極化,紅光的頻率小,光子數目少,介質極化程度小,而紫光極化程度高,極化程度越高,介質極化程度不一樣,所以折射程度不一樣。紫光光子進入時被極化的異種電荷吸引,出去時被同種電荷排斥(此為折射情況,如果不能通過同種電荷,被同種電荷排斥就發生反射),紫光極化程度高,因而折射角大。

補充:所有顏色光的光速是相同的,所以光子少,能量低的光的波長長。

個人疑惑點:網上找不到白光到底是由復合光多少比例組成的,對於上面白光中紅光,紫光等顏色光的能量具體情況不是很清楚。

個人理解,僅供參考

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