光为什么会产生折射?

2021-11-04 教育 210阅读
已知假设:真空中速度是常数c,在介质中,速度减慢,变为v=c/n,n为折射率。

比如,水的折射率约为n=1.33,所以光速变成了(c/1.33)

我们惊讶的发现,光是很聪明的东西,它从空气到水,速度改变,但是它走的路径,却使得光行走的时间最短。也就是说,光从空气中的A点,走到介质中的B点(记住在空气中速度为c,介质中为c/n)按照光的折射定律走的折射路线,比其他任何别的选择,花的时间最小。

因此相当于,光走了一条最最省劲儿的路,就是折射的那条路。

这个“劲儿”,后来发现其实正是某一个物理量,叫做“作用量”。在这个之前,Fermat发现了“光行最速原理”,就是说光走了一条用时间最短的路线。

这个原理,是一个基本的原理。
比如光沿直线传播,显然时间最短。
光反射,入射角等于反射角,如果走别的路线,用的时间会变长。
高中会到学光的折射公式,Snell'sLaw。

这些现象,直线传播,反射,折射,本质都是“光行最速原理”,更本质就是最小作用量原理。
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