回覆列表
  • 1 # 使用者171138185506

    先提出結論:並不是頻率越大速度越慢。速度隨頻率增大而降低只在有限區間內成立。

    經典反例:對於所有的介質,X射線的折射率n都很接近於1。

    我們要明白幾個基礎知識。

    真空中光速是c=3*10^8 m/s,是個常數。介質中的光,相速度是v=c/n,真空中n為1。n是折射率,n=n+ik,虛部稱為消光係數,就是在傳播過程中的損耗,而我們研究相速度只跟實部有關。我們大概認為玻璃中的折射率是1.5@1550nm。光頻率

    光是一種電磁波,下面我們考慮z方向傳播平面極化的波。

    光在介質中的傳播速度受波和原子的相互作用的影響,而這種相互作用與頻率相關。

    一張N-BK7 (SCHOTT)玻璃折射率與真空中波長的關係曲線,隨頻率上升

    在光傳播過程中,電場在介質原子中產生極化,這樣原子結構就會在波頻率振盪。

    一張SiO2的結構圖

    振盪的電子就會產生新的同頻率波,而這個新的波與原波之間有一定的相移(延遲)。因為這種相互作用是連續發生的,總相移與傳播的長度有關係,這就導致波在一個較低的相速度傳播。

    極化強度隨頻率的關係。

    極化強度與折射率的關係:

    那為什麼有些點頻率增大折射率驟降呢?

    波與原子的相互作用是一系列阻尼諧波共振。當高於特定的原子或電子動能產生相互作用的振盪頻率時,就沒辦法繼續跟上電場頻率了。這個材料就會沒法再按原來的方式極化了,這就導致高頻率降低到低於共振頻率的頻率處的值。離子振盪頻率<電子振盪頻率

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 裝修房子你最怕遇到什麼?