光在传播过程中光线会越来越弱吗

2020-05-23 财经 305阅读
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一般认为:光在介质中传播的过程中能量应该是逐渐减少的,就象一颗子弹穿过疏松的介质一样,最后停下来。
实际上,光在介质中传播时,光的能量是不变的。这是因为光是一种波,光在介质中传播,虽然介质中有大量的原子,但根据玻尔理论,只有光的能量符合原子的能级差关系时,原子才能吸收光子,而且是完全吸收,光既然能在介质中传播,就说明介质原子并没有吸收这些光子,即能在介质中传播的光,必然不符合介质原子的能级差关系。刚开始介质原子不吸收光子,以后介质原子自然也不吸收光子。因此,在介质中传播的光的能量应该是不变的。
或问:光子通过介质就不与原子碰撞?在碰撞过程中就不损失能量?
此有四:一、在折射过程中光的频率是不变的,而由光能关系,E=hv知,频率不变,光能不变。二、频率决定光色,如果有光能损失,则频率变化,那么光的颜色也要逐渐变化,而事实上光色不变,说明频率不变,光能不变。三、有没有光子数减少的可能性,可以说,对于单色光频率一定,能量相同,要不符合能级差则都不符合,不可能出现有些光子符合而有些光子能量不符合能级差关系。因此,光子数不会减少。其四、如果色光符合介质原子的能级差关系,则光在介质中就不可能传播很长的距离,光一入介质将被原子大量吸收,迅速消失,对于复色光则形成吸收光谱,更不用说传播的问题。
或问三:在有些情况下,看到什么样的折射光就有什么样的入射光。其一、在介面上有部分光已经发生了反射且折射光实际上已经是偏振光,其二、由于一般光的单向性问题使光在传播过程中发散,直径变大,从而使光在传播过程中看起来变弱,其三、如果介质中有颗粒,还会发生散射现象(如光在空气中传播,空气分子会对光发生散射)。所以,不能将光的波动现象用实物粒子的运动规律来考虑。
相反,如果真的是有介质原子对光子有吸收现象,则吸收了光子的原子能级升高,向高能级跃迁,而在高能级上又是激发态,即不稳定态,它们又要向较低能级跃迁,放射出频率不高于入射光子的光子,即放射出其它颜色的光,显然在光的传播过程中并没有这种现象。
故此知:光在介质中传播的过程中能量是不变化的,而作为能量衰减的原因,是将波动性与宏观物体运动的区别没有分清,将宏观物体运动的观点加在了微观波动性的现象之中,更不清楚光的能量是量子化的。
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