折射率越大频率越大?

如题所述

频率越大折射率越大是因为光速不一样。

虽然各种频率的光在真空中都以恒定的速度传播,但在介质中光波的传播速度是要减小的,而且即使是在同一介质中,光的频率不同,传播速度也是不相同的,所以同一介质对不同频率的光的折射率是不同的。(=°ω°)ノ

在介质中,光速与真空情况相比减小,光是电磁波,有电矢量和磁矢量。不同频率的光具有不同的能流密度,不同的电矢量,在电矢量的作用下,光可以导致物质的极化,虽然程度很小,属于折射率越大频率越大。


为了方便解释,我会粒子的角度来说明,同时附带一些不怎么恰当的比方。

首先得明确,光子在介质中本身的速度其实还是c,那么为什么宏观上速度却变慢了呢?

这是因为与介质中的原子发生了相互作用,作为一个比较粗糙的比方,可以把原子想象成一个带好多门槛的宅子,跨过每个门槛都需要1个单位的能量(仅做比方,实际不相等)。

现在假设光子带有0.1个单位的能量,也就是频率较低,连第一个门槛都跨不过去,那自然就直接从门前经过了,速度不会受太大影响。

但若光子现在有1个单位的能量,可以跨过第一个门槛,这时候光子就能闯入原子的“客厅”,就得在客厅横冲直撞一番之后才能挣脱原子,自然速度就受到了一些影响,宏观上就表现为光速变慢。

以此类推,若光子有2个单位的能量,现在不仅能闯入原子的“客厅”,连“卧室”也闯进去了,自然就得花更多的时间来挣脱出去,于是宏观上的光速就更慢了。

同理,有的“宅子”门槛高房间大,有的“宅子”门槛低房间小,光子受到的影响自然也就不同,也就导致了同频率光子在不同介质中的不同速度。

现在让我们看看折射率公式:n=c/v,再结合能量越高(频率越大)介质中宏观光速v越小的现象,自然就能得到光在通过介质时,频率越高,折射率越大的结论了。


光在真空(因为在空气中与在真空中的传播速度差不多,所以一般用在空气的传播速度)中的速度与光在该材料中的速度之比率。

材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。折射率越高,镜片越薄,即镜片中心厚度相同,相同度数同种材料,折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论,εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关,称色散现象。光由相对光密介质射向相对光疏介质。且入射角大于临界角,即可发生全反射。

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