我们知道不同频率的光通过同一介质,光速不同,既光的色散。我的问题是: 让光垂直通过介质,此时不会发生所谓的拆射,也就是说不同频率的光走同一光程, 显然应该不会发生所谓的光的色散?有条件者可以测量不同频率的光在介质 中的速度,如果相同,则是一个新的发现,如果不同,则证明现有理论是正确 的,我倾向于前者
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我们知道不同频率的光通过同一介质,光速不同,既光的色散。我的问题是: 让光垂直通过介质,此时不会发生所谓的拆射,也就是说不同频率的光走同一光程, 显然应该不会发生所谓的光的色散?有条件者可以测量不同频率的光在介质 中的速度,如果相同,则是一个新的发现,如果不同,则证明现有理论是正确 的,我倾向于前者
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当然要求介质是均匀的,且形状为正方体或者长方体,不耍什么棱镜,凸透镜或者凹透镜之类
的。 |
当然要求介质是均匀的,且形状为正方体或者长方体,不耍什么棱镜,凸透镜或者凹透镜之类
的。 |
当不同频率的光通过三棱镜发生光的色散,不同频率的光毕竟走的不同光路,再者说,我从来
就没看到过人们测量过不同频率光的实验光速,而只是通过折射率来反求光速,还有一个原固 是,看似均匀的介质,可能并不均匀。比如大海,受引力场作用,海底海水的密度要大于 海平面水的密度,很自然的海底水压更大,而物质内部受电磁力影响,其密度变化应该更 大 |
对【4楼】说: 介质的折射率测量应该算是一种测量方法吧?不算吗?那么光时域反射仪的工作原理算不算呢? |
我想明确一点,我想了解介质性质与光速的关系,与光时域 反射仪设有多少关系,这个仪器是通过测量光能量损耗來工作的 而我们通常是通过折射率来确定不同频率的在介质中的速度,与 你说的是两码事。如果确定垂直的光通过介质的速度与光的频率 无关,则不同频率的光在介质中的速度不同这个结论就值得商榷 或者说光的色散原理应该另寻它因 |
光在介质中传播是光的电场对介质的极化传播。不同频率的光电场,作用在介质上,效果是不同的。实际就体现出不同的介质常数,主要是介电常数这一项。因为介质有惯性,它对不同频率的电场响应就不同(介质有极化惯性),表现出的针对不同频率的特异介电常数就不同。因此实际的光通过某些介质时,其光速和介质的介电常数并不完全相符,这是因为介电常数是在静态电极化场下测量的。静态极化场没有暂态过程,或者说在测量时早已达到稳态,所以静态极化场下测量到的介电常数都是最大值。
充有非真空介质的电容器就是一个例子,电容器在高频下其电容量会下降,介质的的惯性造成极性翻转跟不上外电场的变化,这不仅影响电容量,还增加损耗、降低品质因数。我们知道光在介质中的光速,理想的时候是介电常数和磁导率乘积的平方根反比,对于光的介质,相对磁导率基本为1,它主要就取决于介电常数的不同了。光的电场频率比电容器上所加的电场频率要高得多(几个数量级),这时介质对不同频率的光表现出的等效介电常数也不同。它直接表现为折射率的不同,如三棱镜的分光,不同频率的光在同一介质中的速度也不一样。 不同频率的光在同一介质中的光速不同是肯定的。 |
光在介质中的光速是V=1/√(εrε0μrμ0)。因为固体、液体光介质基本都是不含自由电子的物质,可看作μr=1,因此介质光速V=1/√(εrε0μrμ0)=1/√(εrε0μ0)=1/[√(ε0μ0)√(εr)]=c/√εr,它也可以写作V=c/n,这里的n=√εr。折射率n就是真空中光速c和介质光速V的比值,这是有定论的。
三棱镜对不同频率的光的折射率不同,实际完全等于不同频率的光在介质中的速度不同。 |
那好我问你真空有东西么?如果什么也设有,我们赋于它介电常数的理由是什么呢?
如果有某种东西,为什么不会出现你说的那种极化呢?这是其一。 其二,我们知道光是一种波动,并且是横波,那就意味着,在运动 垂直的平面,是会发生变化的,姑且认为它是电磁波吧 请问这种变化的外因是什么,真空毫无疑问不会给它提供动力, 因为真空什么也没有,难道电磁场自己在那那里 需吧戏,?我们知道声波必须要介质否则无法传播? 很显然在这里,理论无法自洽,必须要有一个东西存在 才合理。我只所以提出这个问题是因为,如果我要将理 论自恰,有一些细节的真实原因是非常重要的,它可以 防止我们误入企途此外你说的那个介质惯性是什么东西解 释一下 |
在经典的波动理论中普通波的传播速度取决于介质的性质,至少大抵如此,显然普
通波的传播速度与波的频率没有关系,当然电磁波或许与普通波不同,但是说介质 极化导致不同频率的光速度不同,很牵强。大多数的介质是各向 异性的,况且可见光只占电磁波很小的频谱。其它频谱的光通过会 怎样呢?我提的实验是很能说明问题的,它对我们弄请楚事情的原委 也很有帮助 |
真空有东西,那就是场物质微粒。这些物质微粒比原子、电子小得多,它们的结构单一,其中没有各种不同介质的分子结构,没有原子那样复杂的内部电子层次。它们在电场作用下极化速度快,因此对各种频率的光电场的响应都能跟得上。 |
你说“极化导致不同频率的光速度不同,很牵强。”,其实一点都不牵强。从电磁场的传播速度式子我们已经很明显看到了介电常数的作用,而介质的介电常数和电场频率有关也是不争的事实。介质的电惯性越大,介质常数也越大,极化起来惰性也大。如用铁电陶瓷做介质制造的电容器,有很大介电常数,制造出的电容器的容量大、体积小,但是它就不适合高频,在高频下介质损耗非常大,电容量也会下降。 |
老兄跑题了吧,高频介质损耗与我们说的主题有舍关系,我没看出来,
我只想说明一个问题垂直的入射,显然光通过介质与折射率没关系,与 频率有关系吗?如果有?什么原因?如果没有?又是什么原因,?也许 我们需要重新思考光的折射原因?因为折射定律毕竟是一个经验公式。 |
你的问题,关于光介质的理论书籍中都有解释。垂直入射的不同频率的光,在介质中的光速也不一致,只是因为直进直出,体现不出分光作用。介质物质一般具有有固有的角频率点,大于、等于、小于这些点的光,在介质中有不同的速度,甚至可超过c。 |
折射率是介质的一个性质,它和光垂直不垂直射入都没有关系。垂直射入水面的光进入水后并不产生折射,但水还是有折射率的。折射率并不因射入光的角度有无而有无。 |
从你【13楼】的这句话
“我只想说明一个问题垂直的入射,显然光通过介质与折射率没关系,与 频率有关系吗?如果有?什么原因?……” 看出了你在对“折射率”的意义的理解上发生了问题。折射率是介质固有性质,它和垂直入射的光线不在介质中产生折射完全是两个不同的性质的东西,你混淆了。 对一般的光介质来说,入射光和入射面法线的夹角为零时射入(即垂直射入),都不在介质内发生折射。事实上这可以说成是入射角为零时的折射。当把入射光改成非零入射角的,折射角立刻就显现出来了,这并不等于入射光不垂直于介质界面,才产生折射率n。 入射角为α,折射角为β,有式子sinα/sinβ=n 很显然,折射角为β=Arcsin((sinα)/n),垂直入射的光α=0,很自然就得到折射角β=0,但没有任何理由说n=0。 |
我没有误解,你的解释对我来说多余。既然折射率是固体的本征性质,为什么会与频率有关呢?这就回到 主帖的问题,不发生折射了应该与频率无关了吧?这才是我要问的主题? |
“不发生折射了应该与频率无关了吧?”
折射率,实际就是真空光速和介质光速之比,它和你射入光的入射角无关。我说的你当然可以不接受,你就等待他人解释吧! |
什么叫固有性质?比如说一个电路元器件,是由电感、电容和电阻串联、并联组成的复杂网络,它就一定会有它固有的谐振频率,而且越复杂,谐振点可以越多,这就是它的固有性质。给这个网络施加不同频率的电压,会得到不同的频率响应,也叫频响。这些谐振点是固有的,而激励电压的频率是外加的,网络中的电流在某些谐振点下可能会达到最大或最小,而电路中的电流是否产生了谐振,却完全和外加的电压频率有关。 |
各种电气设备,都可以看作一个个的网络,每个网络有不同的传递函数,这些网络在串联、并联下工作。在信号传输中利用每个网络的固有特性对信号进行加工处理,如选频、放大、滤波、最后到执行机构,取得我们所需要的输出。这些网络可以是有源的,也可以是无源的,但都是根据自己的固有特性对信号进行处理的。
光作为一种信号,进入到一种介质,同样可以看作进入了一个无源网络。介质自己有自己的固有特性,因此完全可以把介质等效成一种电阻、电感、电容的串联、并联电路。介质因有自身的固有谐振点,因此不会对进入的各种频率的光一视同仁对待。 |
首先折射定律是一个经验公式,他反映的是入射角与折射角的正弦函数比值关系,起先折射率与 光的速度没有什何关系?那么它是如何与光的速度扯上关系的呢?这源于费马的最小作用原理。 那么这个原理是否就是正确的呢?为此我特意查了相关的实验佐证。结果没有。 通常情形下速度发生 偏折一定与力有关,我们假设光在介质中受到一个平均有源的力,如果确实是这样,那它也不应该与 频率有关,显然这不对。现代物理是这样解释光的色散:介质有一个本征频率, 当光的频率与本征频 率相同时,光没有折射,全部吸收或仅射,当光的频率与 本征频率相差很多時可以忽略,具体的分析可参 考有关书籍。 总之,也不是所有频率的光都会发生色散。比如x光,当然你也无法实验去验证。只不过 在可见光段,我们看见效应了, 我个人的意思,上述的解释是牵强的,当然现代的物理 学都是如此。 再说了,现代物理学的物质构成理论原子除了核与电子,其它 的空间空空如也,我们完全认为光在介质中的速度就是真空中的速度, 也未尝不可 但我相信那决非事情的真像,至于你说们滤波,调制,解调这那跟那,它与波的传 输速度何干?另外一个如果我们真正理解光传播速度形成的真正原因,它对我们正 确的认识相对论的问题所在,有极其重要的意义 |
明学达观先生:
你说“我们完全认为光在介质中的速度就是真空中的速度”,这个你确实说错了。我曾经用激光测距仪器测试过厚的水和厚的玻璃中的光速,确实光速慢。我的实验都是没有入射角的。我如果没有做过实验,我也不敢说。 |
激光测距仪的原理是,向被测物发出一系列光信号,光信号再返回仪器时,测量经过的总时间间隔,按照真空中光速计算出距离。我的实验是在仪器和反射镜(被测物)之间插入介质水和介质玻璃,仪表显示的测量距离比实际仪器到反射镜的距离大。 |
具体的数据如何?不要用水,液体的稳定性差,
试着用厚一点的介质,用不同的单色光,看看有什 么区别。 |
我想也不可能,现代物理学有许多说法是一种和稀泥的方式,许多理论前后
不能协调,我只所以提出上述问题,是有深意的 |
厚的、无机的玻璃材料和厚的、有机的“亚克力”材料的实验我都做过,显示距离都比无介质时的距离大,都比空气中光速慢20%以上。用不同的单色光涉及到改变仪器的光发射和接收器件,我没有那么多个仪器可供改造,没有做过,先生如果财力充足可从生产仪器的厂家联系定制几种不同频率光的测量仪器进行实验。 |
对【28楼】说:
先生想当然当然很简单。钠灯是个气体放电光源,它可不是像红外发光二极管那样容易调制的。 |
现在的激光测距仪器已经很普及,关键在于使用的光源都是半导体激光器,不管是红外的还是可见光的,都是激光二极管在交流信号调制下发光的。这样,仪器可以很精确地控制光源的发出时间,才能测量到光的返回时刻和发出时刻的时间差。你用钠灯做光源,要用光学器件对其调制,就非常困难了。光一个钠灯的体积(还不包括驱动它的专用电源),就可以和一个激光测距仪大小相比了。 |