Всегда ли длина волны в среде уменьшается?

Я изучал задачу GRE Physics Test , где оптический свет с длиной волны 500 нм проходит через газ с показателем преломления н .

Если мы посмотрим на уравнения волнового движения и показателя преломления

с "=" λ 0 ν (в вакууме)

в "=" λ ν (в среднем)

н "=" с / в

мы видим, что если частота постоянна, длина волны в среде уменьшается по сравнению с вакуумом . Является ли это постоянным свойством на всех частотах и ​​для всех сред с реальным показателем преломления и больше 1?

Существуют ли диэлектрики, которые изменяют частоту (еще для n> 1), и есть ли тому пример?

я знаю, что ответ да (тривиально по определению), я думаю, я ищу микроскопическое понимание --- кажется, что разные материалы по-разному влияют на длину волны --- но я думаю, это просто фактор того, насколько они сжимаются это
Какое понимание вы ищете? Тот факт, что скорость снижена, должен быть совершенно очевиден. Итак, вы хотите знать, как скорость распространения соответствует длине волны? Или вы хотите понять, почему скорость микроскопически снижается (это связано с тем, что фотоны взаимодействуют с веществом и тем самым замедляются)?
я думаю, что понимаю тот факт, что это тривиально верно, меня в основном интересуют различные микроскопические примеры: например, два разных материала в разных фазах с одинаковым эффективным показателем преломления, как газ соотносится с твердым телом и жидкостью и т. д. . извините, если это слишком общий вопрос, а также интересно, какие диэлектрики изменят частоту световой волны и как это будет работать
ну, есть много возможных эффектов, но каждый расчет в конечном итоге сводится к одному комплексному числу, которое говорит вам, сколько времени фотон проводит на данном атоме (или молекуле, или решетке, или что-то еще) и насколько сильно он рассеивается. Так что действительная часть связана с показателем преломления, а комплексная — с затуханием сигнала. Чтобы получить полную картину, нужно интегрировать по всем фотонам и всем местам рассеяния в материале.

Ответы (3)

Показатель преломления материала может быть меньше 1 на высокой частоте, это называется «аномальной дисперсией», и это происходит, когда вы пересекаете энергетический уровень определенных материалов. Это означает, что фазовая скорость света определенной частоты больше с.

Если показатель преломления постоянный, как для длинных волн, n должно быть больше 1, чтобы избежать сверхсветовой связи.

Принцип сохранения энергии в статической среде запрещает смещение частоты фотона, поскольку это добавило бы или отняло бы энергию, а в среде ничего не меняется с нужной частотой для этого. Но свет, попадая в движущуюся среду, меняет частоту. фотоны могут объединяться, чтобы создать удвоенную частоту сильного светового луча в нелинейной среде, и это соответствует созданию высших гармоник классического поля.

Что касается вашего второго вопроса, диэлектрики, которые изменяют частоту, любая среда, которая изменяет частоту, должна быть нелинейной средой. Их много. Они не изменяют частоту непрерывно, а скорее генерируют гармоники более высокого порядка, целое число которых умножается на исходную частоту.

Ответ на ваш первый вопрос

Является ли это постоянным свойством на всех частотах и ​​для всех сред с реальным показателем преломления и больше 1?

Да.

Не только в оптике, но и в другой волновой механике.

Преломление света является наиболее часто наблюдаемым явлением, но любой тип волны может преломляться при взаимодействии со средой, например, когда звуковые волны переходят из одной среды в другую или когда водяные волны перемещаются в воду другой глубины.

Всегда ли длина волны в среде уменьшается?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v