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光速在不同介质中为什么不一样

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/23 19:31:00
光速在不同介质中为什么不一样
被束缚在原子里的电子可以视为谐振子,回复力就是核的静电引力,其固有频率大略就是电子绕核运动的频率(数量级约是10^17Hz);这样的电子在外加电磁波的作用下将做受迫振动,稳定后的频率就是外加电磁波的频率(对于可见光,约是10^14Hz);当受迫振动的频率与固有频率差不多时会发生共振——电子受迫振动的振幅最大;比较上面给出的两种频率值可知可见光在介质中远离共振区,但因紫光比红光的频率更接近固有频率,所以紫光所引起的电子的受迫振幅更大——紫光产生的电极化(大体与正负电荷中心的间距成正比)更大——相应的介电常数ε更大;由麦克斯韦方程组导出的电磁波波动方程给出光速C=(με)^(-1/2),ε大即意味着C小.注意一般非铁质的介质的磁导率μ几乎就跟真空磁导率一样,它对光速的影响可忽略.
同样的道理,不同介质的分子因其自身的质量不同、组成的各原子核的核电荷数不同、内部结合力的大小不同而使其共振频率各不相同,这样,同一频率的光所引起的受迫振幅就不同,相应的介电常数就不同,光速也就不同.