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从光的粒子性角度论述光的折射现象的成因 　　摘要：光粒子进入光密介质时，光粒子和到光密介质中的粒子发生碰撞，光粒子由于碰撞而产生自转，因为自转使运动弯曲，所以，光粒子的运动方向发生改变；同时，由于自转能的增大使运动速度减小。因此，形成折射现象。 　　关键词：折射现象，碰撞，自转，弯曲，第二界面，全反射，强折射，反折射。 　　中图分类号：O463+.2 文献标识码：A 文章编号：1673-8500（2012）10-0024-03 　　引言：本文根据《自由运动论》的理论，从光的粒子性的角度分析、论述了光的折射现象的成因。分析表明，光的折射这一自然现象的形成原理，是符合《自由运动论》的理论的。 　　一、光粒子进入光密介质时的受力分析 　　所谓光密介质，是指相对原子密度较大的介质，其界面可视为平面来分析。 　　当球形的光粒子以入射角为角1的角度开始进入光密介质时，如图1（a），因为光粒子所受的阻力的受力点并不在运动方向上，即在运动方向上阻力不是过光粒子的质心，所以，阻力就会使光粒子相对于运动方向产生力矩而自转，产生自转能。开始进入光密介质时的力臂L=r×sin∠1（R为光粒子的半径）。 　　设：阻力为f，力矩为M. 　　则：M=f×L=f×r×sin∠1。 　　随着光粒子的继续运动，受力面逐渐增大，直到光粒子的过质心且垂直于运动方向的横截面进入到光密介质中时，如图1（b），因为所受阻力的合力在运动方向上就是过质心的，即运动方向的两边的阻力相等。所以，光粒子几乎完全进入光密介质后，光粒子所受的阻力就不会再导致自转了，自转能恒定。 　　二、光粒子进入光密介质后的运动性质分析 　　（一）运动方向的改变 　　1.碰撞导致的运动方向的改变。所谓的阻力是指光粒子和光密介质中的电子等粒子的碰撞，在光粒子进入光密介质的过程中，阻力相对于运动方向是不过质心的，由弹性碰撞的性质可知，光粒子的运动方向会远离法线的，即入射角角1，理应要小于折射角角2，如图2（a）所示。 　　2.自转导致的方向的改变。由第一节分析可知，光粒子在进入光密介质时会产生自转性能。由《自由运动论》的理论可知，因为光粒子的运动方向会由于自转而发生改变。而且是和自转方向相一致，而且运动的弯曲程度和自转能的大小成正比。所以，从这一个角度分析，光粒子进入光密介质后的运动方向是偏向法线的，即入射角角1要大于折射角角2。如图2（b）所示。 　　对于光粒子来说，透明光密介质的原子的半径是相当大的。以上分析的所谓的阻力，是在原子核以外的空间的阻力，是和绕原子核运转的电子发生碰撞而产生的阻力。虽然由于进入时的碰撞会导致光粒子的运动方向远离法线。但是由于同时受自转的影响，即由于自转而使运动偏向法线，切自转的影响是持续的。所以，在相对远距离的运动中，最终在自转的影响下，使折射角小于入射角。 　　也就是说，光粒子在进入光密介质的过程中，在自转作用下，走的是弧线，直至完全进入光密介质后，自转性能相对稳定。相对于原来的运动方向，运动方向从远离法线变化到偏向法线。即导致折射角∠2小于入射角∠1.。 　　由 M=f×r×sin∠1可知，光粒子进入光密介质时，入射角越大，产生的力矩越大，产生的自转性能就越大。导致光粒子进入光密介质后的运动方向的改变程度就越大。 　　（二）运动速度的改变 　　1，自转的影响。由《自由运动论》的理论可知，物质的总能量是动能和自转能的和，既然光粒子在进入光密介质后产生了自转，即自转能增大，动能就会减小，即速度就会减小。这就是光进入光密介质后速度减小的主要原因之一。 　　2自转对运动轨迹的影响。假设把光粒子进入光密介质前的运动视为直线，那么进入光密介质后会由于自转使运动弯曲，在运动方向上就显示为其运动轨迹具有波动性（由《物态波形论》的理论可知，把光粒子进入光密介质前的波动性也考虑在内的话，其波动性是就有扭曲性的）。也就是说，光粒子进入光密介质后走的是具有波动性的弯曲的路线，所以在运动方向上的速度大大减小了。这就是光进入光密介质后速度减小的另一个重要原因。 　　由以上分析可知，光粒子进入光密介质后，由于自转而影响的方向的改变和速度的减小的现象是符合光的折射现象的。 　　三、光射出光密介质后的性质变化分析 　　由前面的的分析可知，光粒子进入光密介质后，因为所受阻力的合力可视为是均匀的，所以运动方向是稳定的，向着法线一边改变，即入射角大于折射角。 　　当光粒子开始离开光密介质时，因为所受阻力在运动方向上又会绝对性的不均匀，所以光粒子又会由于阻力的不均匀而产生相对的自转现象。这种自转现象与射出时和界面的夹角有关，即射出方向与在法线的哪一边有关，如图3所示。 　　设角3为入射角，角4为出射角。 　　当光密介质是平行介质时，假设进入光密介质时的入射是在法线的左侧，那么射出时的入射就会仍然在法线的左侧，