折射率的實質是什麼?

時間 2021-11-03 02:54:08

1樓:張翀

用比較容易理解的方式講就是光在介質走中的實際光程要比同樣的情況下在真空中走的光程要長,這二者之比就是折射率。至於為什麼在介質中的光程較長這個和介質的物質結構有關係,更為本質的原因就是光的傳播並不能簡單的看做是沿直線傳播,根據惠更斯–菲涅爾原理光線的傳播是等相面也就是波面上產生的次波疊加的結果。

2樓:雨皆

根據基礎物理知識,光是一種電磁波,它是有相位的。我們姑且將其看做一種電波,當光從像玻璃板這樣的介質經過,會受到玻璃板中電荷產生場的影響,產生乙個附加的場,這個附加的場是怎麼作用的呢?

我們可以設想,光從真空中(或者空氣中)射入很薄的一塊玻璃板。由於介質不同,其產生的具體場也應當不一樣,我們假設存在乙個因子「n」作為這個附加場的效應,考慮到均勻介質,這應當為乙個常數。這樣的話,我們在寫出光傳播的場的形式的時候,將會看到有乙個「(n-1)Δz」的相位延遲,這造成了(n-1)Δz/c的附加時間,我們把場寫作複數形式,這部分附加時間作為一項eΛ(-i(n-1)Δz/c)提取到「原有場」之前。

這個時候我們會發現只有相位的變化。考慮到這塊玻璃板很薄,我們可以將其近似為1-iω(n-1)Δz/c,這時候帶入原來場的式子就把場分做了兩部分。

這個時候我們考慮玻璃板內的電子行為,我們將其看做乙個個彈簧振子,這樣我們可以得到乙個線性微分方程,其驅動力為未通過玻璃板的場(即源場)。這樣我們會得到乙個電子的振盪解,根據這個解可以得到乙個輻射場,這個場也就是我們前面提到的附加場了。根據兩式子相等可以解出n的具體形式。

如下(具體求解過程見費曼物理學講義卷1的31-2部分)。

這樣我們可以初步對其進行分析,也更加容易看出折射率與介質有關的事實。更直觀的說就是:

「入射光束的電場驅動電子上下運動,而電子由於有加速度而輻射。這些散射輻射合起來形成乙個與入射光束同方向的光束,但相位略有不同,這就是折射率的起源。」

(-費曼物理學講義32-5)

3樓:八雲

折射率的微觀實質,可以簡單理解為光子在與材料原子不停碰撞過程中,造成的有效光速變慢。

也就是說,光子在材料內的實際路程,因為彈性碰撞以及受激輻射等效應的影響,要遠大於光在真空中走過同樣的長度。

於是在巨集觀來看,光速變慢了,材料有了乙個折射率。

4樓:昭華學園

與動量守恆有關。

當光子從真空斜射入介質時,與介質表面原子作用,改變了前進方問。在介質中的運動速度變慢可理解為光子在介質中走微觀上的折線?

當光子從介質出射時,情況與射入時類似。

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