Что вызывает преломление света?

Обычный ответ на этот вопрос заключается в том, что свет преломляется, потому что его скорость меняется в разных материалах. Но это означает, что фотоны имеют внутреннее притяжение друг к другу. Так ли это? В противном случае, является ли что-то еще, например плотность различных материалов, причиной преломления света?

пожалуйста, дайте более убедительное объяснение.

Объяснение преломления

У меня нет ответа, но мне интересно. Я слышал, как другие говорят, что скорость света постоянна даже в различных материалах, ему просто нужно двигаться дальше, поскольку он переплетается с молекулярной структурой и заставляет его двигаться медленнее. Что касается дифракции, может ли она быть вызвана поверхностями, где электроны сгруппированы вовнутрь. Это привело бы к скоплению и влиянию на траектории фотонов на поверхности.
«Но это означает, что фотоны имеют внутреннее притяжение друг к другу». Я вроде как понимаю, почему вы можете прийти к такому выводу, но это не тот способ думать о том, что здесь происходит (что намного яснее в классической (волновой) картине).
@dmckee нет, это не означает, что у фотонов есть внутреннее притяжение друг к другу. Это означало бы, что они взаимодействуют с электронами. Моя точка зрения заключалась в том, что расположение электронов вокруг поверхностных атомов было бы другим и более кластеризованным ближе к внутренней части. Это может вызвать эффект, аналогичный тому, когда падающий свет находится под большим углом.

Ответы (5)

Причина того, что свет распространяется медленнее в диэлектрике, заключается в том, что он взаимодействует с электронами в этом диэлектрике.

Свет имеет колеблющееся электрическое поле, и если какая-либо заряженная частица находится на пути света, эта частица будет чувствовать колебательную силу из-за колеблющегося электрического поля света. В результате волновая функция света смешивается с волновой функцией заряженной частицы.

В диэлектрике свет взаимодействует главным образом с электронами, потому что (а) они легче и подвижнее ядер и (б) их вообще намного больше. Итак, мы имеем дело с взаимодействием света с электронами. Результатом взаимодействия является то, что свет больше не просто свет. Это запутанное состояние света плюс электроны. Это запутанное состояние больше не имеет нулевой массы, поэтому оно движется со скоростью меньше скорости света.

Чем сильнее взаимодействует свет, тем больше эффективная масса, а в случаях, когда взаимодействие очень сильное, свет можно полностью остановить. Это можно увидеть, когда свет взаимодействует с конденсатом Бозе-Эйнштейна, и это действительно попало в заголовки газет несколько лет назад , когда экспериментаторам удалось полностью остановить свет.

Когда взаимодействие сильное, свет плюс электроны образуют новые квазичастицы, называемые поляритонами , хотя для слабо взаимодействующих систем, таких как свет в стекле, описание квазичастиц не очень полезно.

Привет, Джон. Я думаю, возможно, вопрос в том, почему переход от более быстрого к более медленному заставляет световой луч искривляться. Для этого объяснение, которое я видел, состоит в том, что вы можете рассматривать волновой фронт как набор точечных источников, а суперпозиция волн самоинтерферирует, так что новый волновой фронт движется в новом направлении. Так что дело не в том, что фотоны «нравятся» друг другу, как он сказал.
@MikeDunlavey: описанный вами механизм является классическим описанием. Это работает, потому что переизлученный свет имеет отставание по фазе, т. е. немного не совпадает по фазе с падающим светом. Это отставание по фазе вызывает помехи, и конечным результатом является замедление света. Отставание по фазе связано с тем, что электроны массивны и им требуется время, чтобы отреагировать на силу электрического поля света. Так что, в конце концов, на свет по-прежнему влияет масса электронов.
Вы имеете в виду, что электроны заставляют свет искривляться?
@AhmedElsawy: Привет, Ахмед. Именно изменение скорости распространения заставляет свет искривляться. Смысл моего ответа в том, чтобы объяснить, почему происходит изменение скорости распространения.
@JohnRennie Я ценю информацию, но на самом деле я искал какое-то объяснение того, почему скорость заставляет его менять направление. Я действительно сделал эту анимацию, чтобы попытаться понять ее, и она не изгибается на разных скоростях: jsfiddle.net/9d3aqum5/ 1 Я надеюсь, что вы взглянете на него.
@AhmedElsawy, это хороший вопрос. Как я задавал вопрос выше в комментариях, мне интересно, сближают ли фотоны фотоны с плотными поверхностными электронами, где взаимодействие сильнее. Что касается взаимодействия между электронами и фотонами, возможно, это суперпозиция или комбинация отклонений, точно так же, как свет изгибается под действием силы тяжести, когда он протискивается через электронные устройства, расположенные так близко к поверхности.
Джон, то, что вы описываете в отношении фотон-электронного взаимодействия, начинается на поверхности диэлектрика. Будут ли поверхностные электроны влиять на свет, если свет будет отражаться, а не преломляться?

Этот gif показывает, почему с принципом Гюйгенса-Френеля:Принцип Гюйгенса – Френеля

Источник

Не хватает принципа Гюйгенса-Френзеля. +1

Это слишком долго для комментария и дополняет ответ Джона.

Не следует путать фотоны с классическим электромагнитным светом.

Фотоны не свет. Они являются элементарными частицами в стандартной модели физики элементарных частиц со спином + или -1 к направлению их движения, нулевой инвариантной массой и энергией = h*nu . Каждый фотон описывается квантово-механической волновой функцией. Свет возникает из квантово-механической суперпозиции бесчисленных фотонов.

Но это означает, что фотоны имеют внутреннее притяжение друг к другу.

Нет, это не притяжение между фотонами, а суперпозиция волновых функций фотонов, которые придают коллективную волновую функцию возникающей световой волне. При входе в среду это модифицируется так, как описано в ответе Джона, рассеянием с полями электронов в среде.

Причиной преломления является разная скорость света в разных средах. Эта скорость определяется показателем преломления н , которая, в свою очередь, может быть рассчитана из относительной диэлектрической и магнитной проницаемости материала:

н "=" ε р мю р

Эти константы просто определяют реакцию материала на электрическое или магнитное поле. Свет (состоящий из Е и ЧАС полей) взаимодействует не с собой, а с материалом, через который он передается.

Так что здесь полезнее смотреть на свет в классической картине как на электромагнитную волну, а не как на фотоны.

Есть много способов взглянуть на эту проблему. Я собираюсь добавить, что свет преломляется, потому что его путь удовлетворяет принципу Ферма: «свет проходит между двумя точками по пути, который требует наименьшего времени по сравнению с другими близлежащими путями».

Учитывая 2 разные скорости распространения в средах 1 и 2:

в 2 грех ⁡ θ 1 "=" в 1 грех ⁡ θ 2

описывает преломление.

Что вызывает преломление света?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v