作者selenite (万荣 丹大)
看板Physics
标题Re: [问题] 光在介质中
时间Sat Jul 24 09:40:53 2010
I'm not graduated from physics department, but I feel
you and some replier misunderstand most of theoretical ideas of light.
Please ask yourself first what is the particle description and wave description of light?
Are they parallel or not? Can you mix them or not? if yes , in what situation can
you do that?
Since most of us are not good theoritist, you shouldn't challenge relativistics in some
over casual way.
I try to reply part by part in the following. Let me know if you don't agree what I reply
※ 引述《goodluckav8d (古辣克)》之铭言：
光在介质中的速率为什麽会变慢
听过一解释 是光在介质中 又和介质内的原子 发生吸收 放射的作用
时间差所产生
但是如果根据光电效应理论
频率滤过低的光 能量不够和原子发生交互作用时
解释不通为何光能够通过介质 应该会遭到大量散射跟反射
First, don't forget phonon and molecular motion can also react with light.
Second, if you have waves have little interaction with matter, they will
penertrate without dispersion or frequency drift. Scattering and reflecting
are all strong interaction between light and matter.
而当如果解释是" 光子" 被介质阻挡而变慢
又违反了相对论假设之一 光速恒为定值
Don't mix wave description and particle description.
Refraction index and dispersion is macroscopic idea. In particle discription,
the delay is caused by transition life time of electron, which isusually fs range.
So the light is always travelling in vaccume light speed between particles.
或是如果光速在介质中不是定值
狭义相对论就又瓦解了
请教各位帮助 蟹蟹
补充一下
听说有实验室 做出世界纪录 光在介质中的速度
在接近绝对零度的情况下通过某种介质 光速比骑脚踏车还慢
Do you know the difference between group velocity and phase velocity?
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 118.171.193.34
1F：→ granas:虽然能阶不对～可是考虑的是有温度的系统耶 07/15 00:24
2F：→ granas:如果温度够高～～能阶就很接近连续了 07/15 00:24
3F：→ granas:这个情况下古典的解释应该还不错？ 07/15 00:25
4F：→ granas:（就是电磁学课本都会有的那个） 07/15 00:25
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.193.34 (07/15 00:28)
5F：→ jeffwang78:为什麽不用波动来解释 一定要用粒子来解释 07/15 00:34
you can use both
the most typical boring wellknown explanatin from textbook you can use are:
delay of dipole motion->wave description
transition relaxation->particle description
6F：→ jeffwang78:还有粒子可以跑的比光速快哩 狭义相对论会瓦解吗? 07/15 00:37
7F：→ goodluckav8d:你说的那种粒子 还没证实吧 只是数学一种推测 07/15 00:43
8F：推 illreal:如果我们生活在可以超过光速的介质中，这世界看起来会如何 07/15 00:44
9F：→ Farady:光电效应要打出电子，但没打出电子不表示光与物质没作用 07/15 00:46
10F：→ a80481ivan:可不可以这样解释 光在介质中不是直线的跑 因为撞到介 07/15 00:51
11F：→ a80481ivan:质 导是方向一直改变 所以路径变长了 时间变长了 07/15 00:51
12F：→ a80481ivan:但是在我们人的眼里看到的还是直线传播的光 07/15 00:52
I will partially agree if you really think it carefully. The radiation of diploe or transition
radiation can olyny propagate in self-sustained path
13F：→ goodluckav8d:可是这样光出来的方向 就变成随机无方向的的了 07/15 00:52
even random light have local phase of each frequency component, they won't
propaget in the way that out phase
14F：推 heavensun:你误解狭义相对论了吧... 07/15 00:53
我有想过类似概念
可是光速恒在真空中为定值 是根据马克是威尔方程示的解
加上麦克生的实验 <= 才会有任何关测者皆为定值假设的关键
(光速在真空中 不需要介质 也不因观察者所改变 对任何观察者也恒以等速)
而如果在介质中变慢的话 "对任何观察者 也需恒以等速"
那麽时间延迟效应 就会出现一个系统 有无限种时间延迟效应
只因为光 在介质中 有不同速率
Hers you mixed two idea again.
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.193.34 (07/15 00:54)
15F：→ a80481ivan:喔~我想 散射光是有的 但是某些部分还是会是直线前进 07/15 00:54
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.193.34 (07/15 01:00)
16F：→ a80481ivan:密介质来说 就是碰撞次数多 路径比较曲折 07/15 00:56
17F：→ mantour:相对论只管真空中的光速不变 07/15 00:58
18F：→ mantour:介质中的光速在与介质有不同相对速度的坐标中看到的本来就 07/15 00:59
19F：→ mantour:会不同 07/15 00:59
they are the same
可是根据我所知道 麦克生莫雷实验并非在真空所做@@
如果光一旦进入介质 就会展现出 一般物质的特性
那麦克生莫雷实验 应该会有所发现
或是侦测到 波锋消长 的现象
例如你拿一台电扇去吹 麦克生莫雷实验的台子
会吹出一个干涉现象来
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.197.230 (07/15 01:20)
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.197.230 (07/15 01:22)
20F：→ chungweitw:空气. 和真空不会差太多 07/15 01:21
21F：→ goodluckav8d:而且会变成相对论效应只独立存在"真空中" 07/15 01:28
22F：推 johnoldman:^^b 07/15 02:13
23F：推 heavensun:惯性座标系 07/15 04:21
24F：推 eldar:除了原子能阶 可能还要考虑分子能阶 07/15 16:03
25F：→ eldar:而且低频的光仍可和带电粒子散射 07/15 16:04
26F：推 eldar:散射导致光行走的路径增长了 07/15 16:18
27F：→ mantour:相对论效应是由真空中的光速导出 并不表示只限於真空中 07/16 00:04
28F：→ mantour:在介质中 c 还是指真空中的光速 07/16 00:05
29F：→ goodluckav8d:但是楼上你完全忽略"对任何观查者 衡为等速"的意义 07/16 00:32
30F：→ mantour:真空中的光速 对介质中的观察者 还是等速 07/16 00:45
31F：→ mantour:而不是 光速在介质中还是等速 07/16 00:46
32F：→ mantour:我觉得你有点曲解相对论了 07/16 00:47
33F：推 mantour:因为真空没有介质 所以才有理由认为马克氏威方程在不同坐 07/16 00:52
34F：→ mantour:标中都相同 07/16 00:52
35F：→ mantour:在介质中 不同坐标看到的电导率和磁导率会因与介质的相对y 07/16 00:53
36F：→ mantour:速度不同而不同并不奇怪 07/16 00:54
37F：→ mantour:没有理由认为介质中的光速也有不变性 07/16 00:54
38F：→ mantour:所以结论是 在介质中的时间膨胀还是与真空中相同，不会因 07/16 00:56
39F：→ mantour:为光在介质中变慢就改变 07/16 00:56
但是我疑惑的是 如果在介质中的光速会因观察者而不同
麦克生莫雷的实验 不会如此的沉寂
至少在空气中 可以发现一些气流变化 所产生的干涉条文
(这实验似乎是在非真空下所做的)
I think they are smart enough to get rid of air fluctuation.
而我本想要问的问题是这个@@
在真空中一道光打向一介质 光速C在真空中 假设光进入介质时候只剩下 1/2 C
但是通过介质之後 又必须在真空中恒以 C 前进 (符合马克是威尔方程式的行进速度)
而光的动能假设 在进入介质之前是 hf 的整数倍
Does photon has "dynamic energy"?
and where do you read this assumption??
"直观上"进入介质之後动能可能因此减少
如果速度变慢的话
古典物理的直观上 光的动能在进入介质後是减少的
I don't have this intuition. Maybe I
am too damm
动能减少原因可能还有 频率变低(红移) 或是光子数量在介质中遭到阻挡
why?
但是如果出了介质之後 "直觉上" 它的动能会因为 速度变回c 而增加
而光子数量 跟频率都不会无中生有 或提高
这里确认了如果 光速在介质中会任意改变
其光在介质中的动能 也是可以因在於介质中而任意改变
因为光在介质中的特性就跟一般物体的运动特性没有两样(需要遵守古典力学)
PLease check the logic in your content agian. You assume photon follow
classical mechanics at beginning and doubt the classical mechanics property of photon in the
end.
但是就在光离开介质的那一刻
能量守恒定律崩溃了
光的动能无中生有了
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.195.24 (07/16 02:28)
40F：推 youmehim:光经过介质 频率不会变 波长会变 从E=hν能量还是守恒的 07/16 02:45
41F：→ heavensun:你把光单纯当粒子看才会有能量守恒定律崩溃 07/16 02:47
42F：→ heavensun:他有波的特性..从波来看能量 07/16 02:48
Hey please jungs!! Don't mix two ideas again. Think more!!
这解释不是在缘木求鱼吗一一 (而且波长变了 频率就变了阿)
光在介质 既要符合一般物质的特性 又可以不符合古典物理的直觉
而且如果只能从波的角度来看的话
光电效应 不就永远只会在真空中产生吗
I don't think you will get anything if you just shoot light into vaccum!! And of course
in microscopic view, any interation between light and matter are always in vaccum!!
Maybe you have gotten some powerful lightsource that can easily cross schwinger limit and have throught
about it all the time then got all of this question. In this case I am too stupid to have any discuss
with it.
※ 编辑: goodluckav8d 来自: 118.171.195.24 (07/16 10:31)
43F：推 youmehim:光在折射率为n的介质 速度为c/n 波长为λ/n 频率依旧为ν 07/16 12:12
44F：→ kramnik:physic板 第#1BL5QLr1篇 希望对您有帮助 07/19 22:13
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 92.227.79.134
45F：推 eldar:push 07/24 11:18