光为什么会折射?你知道答案吗?

光为什么一定要沿着最短的路径传播呀?难道光每次进入物质分界面的时候都要计算一下?当然不是啦。这种说法是把现象反应的结果直接说出来了,而没有将其中的内在逻辑关系说出来。比如这个例子:经济越差,口红销量越好。是因为经济差了口红降价了吗?当然不是,而是因为男人赚不到钱,花在女人身上的时间就多了,女人为了增加竞争力,就会在口红上多投资。

那么结束跑题,开始解释光为什么会折射吧,在请你们欣赏我们灵魂作画之前,要先记住两基本知识:1、光速在不同的介质中不一样。2、光是横波。

光的色散也是因为折射

先说1,这是很多人还不知道的一个盲点。人们以为光速是宇宙最快速度,其实应该是“真空光速是宇宙最快速度”。在其他的透明介质中,光速会有不同比例的衰减,介质密度越大减得越厉害。比如空气中的光速是全速的99.86%,但在钻石中仅有41.6%;这就是折射的根源,在两种光速一样的不同介质分界面上,就不会有折射,比如下图。

再说2,波分为横波和纵波,这个也很好理解,看图就完了。这样就能一眼看出来,横波嘛,就是振动方向和波的传播方向垂直的波;纵波就是振动方向和波的传播方向平行的波喽。光是哪一类呢?说起来它也比较奇葩,认真来说都不是,可是要说更像哪个的话,应该是横波,为啥我就不说了,要不太费脑子。

纵波

横波

好了,知道了这些有什么用呢?就轮到我们灵魂作画上场了,这是一束理想中的最细光线,因为它是横波嘛,所以它的“振动”需要一定的宽度,就是下面这个样子(刚刚谁说丑的?站出来! 哦…是你啊,没事没事,我就随便问问……)

这条蓝色的线就是两个介质的分界面,下面的密度大一些,现在一束不谙世事的小光线来到了这里,因为这个角度的关系,下面会先接触到,从这时候开始,上下两侧的光速就不一样了,随后上面的光线也到了介质分界面上,如果还是保持原来的路线,上面光会走过紫色的长度,但下面的光只走过了绿色的长度。

这会导致什么后果呢,看到我上面图中有一根细细的小黑线,这就是与光子振动垂直的方向,它与光应该前进的方向是一致的。可是进入了下面的世界后,因为上下前进距离的不匹配,它会向下弯曲,就像你看到的那样,黑线与红线方向不一致了。

当然了,自然不会像我们看到的这样傻乎乎的等不对劲了才发现,它在接触表面的一瞬间就会自动向改变后的振动方向转动,就变成下图这个样子,光就非常自然地拐了个弯,这就是折射啦。 怎么样,是不是突然觉得“哦!原来这么简单呀!也不神秘呀!”这就对了,我要的就是这个效果!

至于一开始说的“光从这个路径传播消耗的时间最少”,用数学的方法通过这个图不难算出来,这样的原理在数学上必然会得出耗时最小的结果,



光在介质中传播,介质密度越大,光传播的速度就会越慢。光在不同介质中传播,因为速度的不同,光会在不同介质的分界面上产生折射现象。

这个答案是我是知道的,光可以折射,是因为它们所穿过的质子不同,质子的密度不同,也会让光产生一定的转折度。

光的折射发生在两个介质的交界处,而折射进入另外一种介质,由于光在两种不同的物质中传播速度不同,故两种介质的交界处传播方向会发生改变,这就是光的折射。

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