2、为什么会有折射定律
(1),界面引力是造成成光线折射的唯一原因
人们发现光具有折射现象,就是在光在遇到透明介质,斜着照射,进入介质后与入射光学, 的方向不一致了,行进方向发生偏斜,即偏折,于是被称作折射。
而且入射的白光,通过折射,被按照光色不同,对应有不同的折射角,进而形成色散光谱,即赤橙黄绿青蓝紫扩散开的光谱。
而人们也知道,这些折射角度不等个,在介质中前行的速度也不一样。
按照折射率,n=c/u,考虑,
很显然,介质中不同折射率的光,显然在介质中它们前进的光速u并不相等了,否则就不会出现同一束白光,不会出现折射后折射角扩散了,所以更应当叫折散,而并无必要特意说成色散。
因此,通常介质中虹光前进速度比 紫光快。
一般来说,光束不受到作用,既不会折射,也不会反射,而会继续直行。所以,当光束不但被折射,而且 还发生了折散,一定是光束受到的折射作用量的大小 不等了,由此,才会出现折射角大小不等的折散。
进入均匀介质之后,光线前进的j基本方向就不变了,光线前行的速度也不变了。
另有,介质光速折叠率,z=u/c‘’
其不受入射角度影响,除非擦边平行于介质表面。
虞世南,即便是正透射,各色光在介质中前行 速度依然是不等的。这更加说明对应介质界面出对入射光地球产生了作用,否则,光的前进速度,进出介质就不会变化了。
在力学上已经明确,力是改变物质速度的唯一原因。导致光在介质中前进速度变慢,一定是受到了介质界面出的力所造成的。
形式上好像进入介质的光突然一下子都变慢了。于是理论上可认为遇到了界面处的一定阻力了。
但实际上光束正透射过程中,光子有个侧向分速,具体关系是
c'c'=uu+vv
就是光子与介质的相互作用导致光束中各个光子增添了一项侧向振速v,在正透射途中依然如此。
这样一来,实质上,除了光束 自身的束缚作用外,光子在介质界面处,分别受到一个界面引力、一个正面弹力力和一定的侧向力了。
这个正面弹力的作用,进入介质是的前进光速减慢,而出介质,再把前进光速弹射起来。而界面引力的作用,进介质时,加速光的行进速度,出介质时,减速光的行进速度。
侧向力只起到增添侧向速度的作用,进入张开侧向分速,出介质侧向分速收拢。
于是,一般来说,进入介质杭后,实际光子的行进速度c'大于入射光速c,c'>c
c'c'=uu+vv
光在介质中的行进速度c'。并非光在介质是的前行分速u,还有侧向分速v,也不是入射前的光速c。毕竟,c'>c
实际光速折叠绿,z=u/c'
那么在折射过程中,唯一造成折射的原因是界面引力。其余两个力对折射没影响。
而界面引力的大小是完全相等的,所以,在折射过程中,折射角度的大小就是在相同的界面引力作用下,而谁的前行速度快,谁通过时间就短,于是,折射幅度就小,而谁的速度慢,则通过用时就长,进而折射幅度就大、
简单些,折射相当于一个折向加速过程,最终结果,有个朝向界面里面的法向分速。
v'=0.5at,很显然,加速度相等,而谁用时长,折向分速大。
忽略二阶小项,界面界程均按相等δ,于是,通过用时,t=δ/ccosθ
v'=0.5at=0.5aδ/ccosθ
界面引力就是朝向介质界面里面的法向的。
可知,只有入射光速不等,才会导致,折射角度不同。
对于正透射,很显然,界面引力不会产生折射角了,但是,不同入射光速由此引起的进速上的微小差异还是存在的。
v'=0.5at=0.5aδ/c
但是,界面正向弹力正比于入射速度的,由此,决定进入介质后前进分速u的大小。
也就是说,入射光速快,折减前进分度多,入射光速慢,折减前进分速少,
(2)、光的折射定律:入光快折射少,入光慢折射多
并且,入光快前减多,入光慢前减少。
原因是,同等的界面引力,入射光速快通过快,在界面法向加速少,折射少,入射光速慢通过慢,对应折射就多。
而介质中光的前进分速。是在界面引力作用后,才出现的界面正弹力对前进分速的折减。两个力作用 前后顺序是不同的,界面正弹力只决定前进分速折减多少,而不影响折射角,但是,影响光速折叠率。
特别是在正透射中,很显然界面引力,对入射光速有所提高,但是,没有折射偏角了,而正向弹力依然会对前进分速对应折减,所以入射光速即参与界面引力的作用过程,也参与正面弹力折减前进分速的过程。在正投射过程中尤为明显。
特别是,如果没有正向弹力作用,进入过程就不会有前进分速减低,而射出过程就没有前进分速的反弹加高了,
而前进分速的折减幅度显然与入射前进分速正相关的。入射速度越库折减幅度越大。进一步来说,如果入射速度相等,则折减幅度相等,于是,就无法出现不同的前进速度递差了。
由于光子物量相等,所以,光子的行进动量唯一取决于光子的行进速度了,pi=wici
而光子的物质存量不变,那么,进入介质光子前进动量如何减低呢,正投射,很显然必须要有一个动量改变率来实现,当然得有一个正向作用力来实现这个光子动量的改变,额由于光子前后正透射通过介质,进入上要有一个弹力实现光子的前进动量的缩减,而出去时,必须给一个反向的正弹力,使其渐进动量再增加上去,于是,介质整个过程正向动量最终保持不变。
所以,光的折射或正透射过程中,介质与光必须全面的遵从动量守恒定律的。
光子本身有动量。光子在折射过程中,光子基本前进方向改变了,当然,特别是前进分速改变了,不论是偏折动量,还是前进分速动量,就出现了改变。
但是,光子在介质中的横向或侧向摆动分速的对应侧横向振呗动量,平均两侧振摆动量相等,所以,平均折后均化为0了。