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|决定光与介质作用后的光速变化规律主因及物理意义初探


作者：彭晓韬
日期：2020.07.26
【文章摘要】：光遇到介质时会产生反射/散射、折射/透射、衍射/绕射以及转换/热辐射等次生光 。 而进入介质内部的所谓折射光的速度往往仅与介质的性质和运动状态相关：在均匀介质内部 ， 折射光的速度一般相对介质本身速度恒定 。 而与入射光的速度大小无关 。 同时 ， 与入射或透射光的速度一般存在巨大差异 ， 且速度的突变是发生在介质表面处 ， 其突变过程往往发生在介质表面极其微小的空间范围内 ， 很可能只发生在原子或分子级别的长度范围内 。 这一现象是不可能用所谓的带动能与动量的光子来解释的（因其无法解释为何仅介质表面的原子或分子能使光子速度突变且巨变 ， 而介质内部的原子或分子就不会改变折射光的速度 ， 特别是从介质另一侧出来时的速度还会突升） 。 但用本人的理论：光是变化的电场与磁场 ， 遇到介质时会使介质成为次生光源而产生次生光来解释的话 ， 就可以轻而易举地解释光与介质相互作用后的光速变化规律了：入射光照射到介质表面后 ， 其产生的电场与磁场会使介质中的原子、分子或分子团（以下简称为“极化元”）极化并成为时变电偶极矩的电偶极子 ， 由其产生的次生电场与磁场就是所谓的反射/散射、折射/透射、衍射/绕射以及转换/热辐射等次生光 。 而进入介质内部的所谓折射光就是由介质表面极化元产生的次生光 ， 并在介质内部不断循环地极化并产生次生光 。 由于从极化到产生次生光需要消耗一定的时间 ， 因此折射光的速度就与单位长度内的极化元数量有关：单位长度内的极化元数量越多 ， 折射光的速度就越低 。 因此 ， 均匀介质中单位长度内的极化元数量相等 ， 折射光的速度也相等 。 而透射光也是介质表面上的极化元产生的次生光 ， 进入另一种介质或真空时 ， 则透射光的速度由另一种介质决定或相对介质表面极化元速度恒定 。 这就是决定光与介质相互作用后产生的次生光速度的主因 。
一、光与介质相互作用后的光速变化规律简述
|决定光与介质作用后的光速变化规律主因及物理意义初探
本文插图

由图一可知：当折射率为n0的介质中的光遇到折射率为n1的介质时会产生反射/散射、折射/透射光 。 其相对介质本身的光速分别为：入射光C/n0、折射光C/n1、透射光C/n0 。
由油膜和肥皂泡存在干涉现象可以断定：折射光的变速长度范围小于可见光波长 ， 甚至小于油膜分子的直径 。 也就是由入射光速突变为折射光速所经历的长度范围极其微小 ， 甚至可以认为是没有速度变化过程 。
二、决定介质内部折射光速度的主要原因分析
1、法拉第磁光效应证明折射光不是入射光而是次生光
|决定光与介质作用后的光速变化规律主因及物理意义初探
本文插图

无论是变化的磁场还是恒定的磁场 ， 都不可能直接使偏振光的偏振方向发生改变 。 因为光本身是变化的电场与磁场 ， 在外磁场的作用下只能出现场的叠加现象 ， 而不可能改变叠加后的光的偏振方向 。 由此可见 ， 法拉第磁光效应证明介质内部折射光并不是入射光的变种 ， 而是由极化元产生的完全不同于入射光的次生光 。 极化元从极化开始到产生次生折射光过程中 ， 会被外加的恒定磁场改变极化元中电子的运动方向而导致次生折射光的偏振方向随之改变 。 这也是为什么偏振方向改变程度与介质的长度成正比的原因所在 。 同时 ， 真空中的恒定磁场不能改变偏振光的偏振方向也证明光的偏振方向是不可能直接由恒定磁场所改变 。 必须通过改变电子的运动方向 ， 再由改变了运动方向的电子产生次生偏振光的过程才能达到改变偏振光的偏振方向 。
2、入射光与介质中的极化元的相互作用过程分析
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