光波在经过光疏媒质及光密媒质两种媒介时产生光速跳转的原因.doc

光波在经过光疏媒质和光密媒质两种媒介时产生光速跳转的原因 牛顿色散实验说明：不同颜色的光的折射率是不同的，由折射率公式n=sini/sinr=c1/c2 ，可知：当第一种媒质是真空（实际上为空间场）时，光速C1应为恒定值，而光波进入第二种媒质中的速度C2要随颜色不同（波长不同）而不同。因为紫光的折射率最大，所以紫光在第二种媒质中的速度也就最小；而红光的折射率最小，所以红光在第二种媒质中的速度也就最大。这也说明不同的色光在由真空进入另一种光密媒质时，速度随其颜色而变。而且光波在除真空以外的其它媒质中的传播速度都小于真空中的光速。其实，这只是一种表面现象，下面将给予证明：光波在两种媒质中传播时并没有发生光速忽大忽小的突然改变，不同的媒质只是使光波的运动绕弯不同而不阻止其通行。 为什么光波（包括各种单色光）从真空进入其他媒质中时，光速会突然跳转到较小的速度，而光波从其他媒质进入真空中光速又会突然跳转到较大的速度呢？ 由波速的基本公式：C=fλ可知，影响波速的两个根本因素是频率和波长。但光的色散实验发现，某种单色光不管在何种媒质中传播，其颜色都不会改变，这说明光的波动频率和波长都不会改变（只有频率和波长不变才能在视觉上产生相同的颜色感觉），因此，按照计算波速的另一公式 可知，波速的跳转只能是与光波的行进路线的突然改变有关。 另有一个例子，通过广播电台发射无线电波传送视频、音频信号时，电磁波在穿越地球空间中的各种传递介质如大气、玻璃以后，我们仍能接收到与原有发射的频率和波长相同的信号，也说明电磁波的频率和波长不因相同地球空间中的传递介质不同而有所改变。 如若再考虑另外一种情况，一定频率的无线电波在经过太阳引力场附近时其频率会变慢（通常说的引力红移），我们就会发现电磁波在空间传播的过程中，其频率和波长并不是恒定不变的，电磁波的频率和波长的改变与空间中引力场的结构和强度有关。只是在相同的地球附近空间或太阳附近空间这样相对较小尺度范围内，因为不同传递介质内部的引力场基本相同，所以才使电磁波的频率和波长基本保持不变。 色散实验和折射率公式也表明，每一种单色光在不同的媒质中具有不同的速度，而且不同的色光在相同的媒质中具有不同的速度。为什么会发生这种现象呢？原因是，光速不仅与某种色光的频率和波长有关，而且与由媒质的结构与性质所决定的媒质场有关。 就同一种色光而言，该色光的速度只决定于媒质场的结构、形态、密度等，因此同一色光在相同媒质中的速度相同。而就不同的色光而言，在除真空场以外的媒质场中传播时红光的折射率最小，速度最大，而紫光的折射率最大，速度则最小，说明不同的色光在同一媒质场中的速度差异是由各色光所具有的不同的频率和波长造成的。 各种色光在除真空场以外的其他媒质中传播时，光波速度都比真空场中的光速慢。根据计算光速的公式： 和C=fλ，这有以下几种原因：1、光波在进入非真空媒质中因媒质粒子的阻挡，改变了光波的行进路线，光线要绕弯行进，增大了传播的距离，而光波的频率与波长不变，或者说基本不变，这种情况光速变慢只是表观上的，实际上光速没有改变。2、光波进入非真空媒质中因媒质的结构和媒质场的作用，使得频率和波长同时减小，光速真正变慢???3、也有可能是在频率和波长两个因素中的一个发生了改变，导致了光速的改变。在这三种情况中，后两种情况可以排除，因为光的色散实验表明，单色光的传播不因媒质不同而改变颜色，而只有光波的频率和波长都不改变，才能使我们在视觉上产生相同的颜色感觉。如此以来，最有可能发生的就是第一种情况了，即光线行进因要经过媒质微粒，增大了行进距离，而此时我们通常还以为光波是直线行进，就会产生光速计算上的错误，给我们造成光速变慢的假相。 光在不同介质中的速度不同，由于光是电磁波，因此光速也就依赖于介质的介电常数和磁导率。在各向同性的静止介质中，光速是一个小于真空光速c的定值。