Преломление света и частотная зависимость

Почему волны более высокой частоты преломляют больше, как океанские волны, так и световые волны? Также почему энергия хранится в частоте, а не в длине волны.

Более высокая частота, т.е. более короткая длина волны, дифрагирует меньше, а не больше. Вы думали о преломлении, где все наоборот?
О да, извините, я говорю о преломлении.

Ответы (2)

Описанное вами явление называется дисперсией . Я не знаю действительно хорошего интуитивного способа описать это, поэтому то, что следует ниже, обязательно будет описанием махания рукой. Cavet emtor.

Свет связан с колеблющимся электрическим полем, и, если предположить, что материал имеет ненулевую восприимчивость , он также вызовет колебания электронов в материале. Колебание электронов в материале будет иметь отставание по фазе по сравнению с падающей волной, и если вы сложите падающую волну со всеми индуцированными волнами, вы получите результирующую волну с более короткой длиной волны. Поскольку частота постоянна, это обязательно означает пониженную скорость, и поэтому мы получаем показатель преломления больше единицы.

Зависимость показателя преломления от частоты возникает из-за того, что электроны имеют собственную частоту колебаний. В типичном материале, таком как стекло, это будет соответствовать электронным возбуждениям и будет находиться в УФ-диапазоне. По мере того, как вы увеличиваете частоту света и приближаетесь к этой собственной частоте, величина индуцированных колебаний увеличивается, и, следовательно, увеличивается взаимодействие со светом. Это ничем не отличается от любого ведомого гармонического генератора. По мере того, как вы проходите через резонанс и продолжаете увеличивать частоту, сила взаимодействия, а значит, и показатель преломления снова будут падать.

Таким образом, увеличение показателя преломления с частотой не является общим правилом. Это зависит от соотношения между частотой света и собственными частотами материала.

Вы сказали, что «когда вы складываете падающую волну со всеми индуцированными волнами, вы получаете результирующую волну с более короткой длиной волны», почему это так? Если вы добавите синусоидальную волну к той же синусоидальной волне с небольшим смещением, я не вижу, как изменится длина волны. Я понимаю, что частота постоянна по причинам непрерывности - physics.stackexchange.com/questions/263288/…

Длина волны просто обратна частоте, поэтому второй вопрос не имеет смысла. Рассеяние света можно рассматривать как поглощение и непосредственное испускание. Если вы посмотрите на это таким образом, вероятность излучения увеличивается с длиной волны, поскольку количество конечных состояний увеличивается с частотой (вы можете расположить волну в большем количестве способов внутри коробки, если она имеет короткую длину волны).