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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( 二 )


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根据电子与质子所携带的电荷量相同但电性相反且质量相差1832多倍 ， 在不考虑中子质量的情况下 ， 在同样的外电场作用下 ， 电子的加速度、速度和位移量是质子的1832倍左右且加速的方向正好相反 。 如果考虑中子和二个或二个以上的质子构成的原子核的话 ， 则原子中的电子与原子核在同样的外电场作用下 ， 电子的加速度比原子核的大得更多 。 因此 ， 当外电场的频率很高时 ， 我们可以暂时不考虑原子核在电场中的加速度、速度和位移的影响 ， 而只考虑电子的加速度、速度和位移量对极化元时变电偶极矩的影响以及其产生的次生电偶极子场 。
当电子以原点为圆心 ， 在X、Y坐标轴平面内作恒定速度圆周运动且运动方程为：X＝R0cos2πf0t、Y＝R0sin2πf0t；VX=－2πf0R0sin2πf0t、VY=2πf0R0cos2πf0t；aX＝－4(πf0)2R0cos2πf0t、aY＝－4(πf0)2R0sin2πf0t 。 并假设它们在沿X轴方向的谐振电场E＝Asin2πft的作用下改变与原点的距离过程中 ， 维持其作圆周运动的向心力仍然不会因此发生变化（实际上是存在变化的 ， 但当外电场频率较高时 ， 可暂时不考虑其影响）时 ， 则它们的运动方程分别为：
|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
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扣除其原来的加速度、速度和位移量 ， 则在外电场作用下的纯粹加速度、速度和位移量分别为：
|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
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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
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从以上各公式和图四可知：在外电场作用下 ， 在正弦波外电场作用下的极化元的时变电偶极矩与外电场正好差半个周期 ， 这也是为什么反射光存在半波损失的原因所在 。 也是折射光为什么速度会低于 光疏 介质入射光速度的根本原因所在 。 因为从反射光极化介质中的极化元到极化元产生次生光需要消耗半个周期的时间 。 当单位长度内的极化元数量越多 ， 需要损耗的时间自然也就越多 ， 介质内部的光速也就越慢（由于原子与原子、分子与分子间可视为真空 ， 其间的光速相对介质恒定为真空中的光速） 。
总之 ， 介质中的折射光不是入射光的变种 ， 而是由介质中的极化元产生的全新的次生光 。
3、决定单位长度内极化元数量的主要因素
决定因素主要有二个 。 一个是入射光的波长：不同入射光照射到介质表面时 ， 因其波长的不同 ， 同一个半波影响的原子数量或范围就会不同：当波长越长时 ， 入射光同时极化的原子数量就会越多 ， 单位长度内的极化元数量就会减少 。 由于单位长度内的极化元数量减少 ， 极化元所需消耗的时间也就越少 ， 折射光的速度自然就会更大 。 这就是为什么频率越低、波长越长的入射光的折射光速度越大的原因所在 。 另一个是介质的性质：不同性质的介质及不同密度的介质 ， 单位长度内的原子和分子数量不同也会影响单位长度内极化元的数量 。
三、光与介质相互产生的次生光速变化规律的物理意义
1、证明与介质作用后的光并非入射光
光与介质作用后产生的反射/散射、折射/透射、衍射/绕射和转换/热辐射光等均不是入射光的一部分 ， 而是由介质产生的全新的、次生光的一部分 。 它与所谓的反射光存在半波损失、偏振折射光存在法拉第磁光效应以及超黑材料单缝实验无衍射光共同组成了一个完整的证据链 ， 证明入射光与介质相互作用产生的光是由介质被极化后产生的次生光 ， 而非入射光改变运动方向和速度后的产物 。
2、证明光不可能是具有能量与动量的光子
由于在均匀介质内部的折射光的速度是相对介质本身基本恒定的 ， 而在进入介质或从介质透射出来时 ， 光在介质界面处的速度会产生跃变甚至跃升 。 如光从真空中进入玻璃时 ， 速度会从每秒约30万千米突降为每秒约20万千米 ， 而在玻璃内部的速度一直保持在每秒20万千米但从玻璃的另一侧再次进入真空时 ， 其速度又会突然从每秒20万千米跃升到每秒约30万千米 。 同时 ， 无论是光从大气层还是水或其他介质中进入玻璃 ， 进入玻璃后的光速依然为每秒约20万千米 ， 与进入玻璃前的光速无关 。 或光从玻璃进入大气层或水或其他介质中时 ， 其速度仅与进入的介质的性质与运动状态有关 ， 与进入前的光速无关 。 这些均充分证明光不可能是具有动能与动量的光子 。


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