Physics 版 (精华区)

发信人: FDTD (放荡*坦荡), 信区: Physics
标  题: [合集]大家对折射率问题是怎么理解的？
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年12月31日13:04:29 星期三), 站内信件


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 Rg (RedGardenia)                     于 2003年12月28日20:21:35 星期天 说道:

折射率到底是什么东西？可能它是一个比值，没有单位，这就掩盖了它的物理实质，
我说说个人的意见，希望能人们讨论：
折射率的定义我觉得有两种：
1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);
在某些情况下，这两个定义可以等效；
但是问题是，如果物质的折射率为负时，2.可以很好的解释，
但1中的速度怎么解释？如果用相速度解释，似乎可以说的过去，
但是折射率到底是什么东西，还是看不出来。
既然有正的折射率，又有负的折射率，那么会不会有0折射率？
这从这两个定义都不好说了，希望大家讨论！

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 alden (alden（阿里巴巴）)            于 Mon Dec 29 15:11:29 2003 说道:

我认为折射率反映了介质的本质特性，因此它的大小是由介质决定的。
在我们实验室有一位老师在研究超光速和光速减慢问题。
为什么光速会减慢，唯象地说，通过公式v=c/n可以看出只要n>1，光速就可以减慢。
在他做的实验中，利用了激光晶体中的光谱烧孔效应使n变得很大，因此光速就减慢了。
实验中观察到光速可以减到几百米每秒。
关于n可以取负值问题，我还没遇到过。
【 在 Rg 的大作中提到: 】
: 折射率到底是什么东西？可能它是一个比值，没有单位，这就掩盖了它的物理实质，
: 我说说个人的意见，希望能人们讨论：
: 折射率的定义我觉得有两种：
: 1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
: 2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);
: 在某些情况下，这两个定义可以等效；
: 但是问题是，如果物质的折射率为负时，2.可以很好的解释，
: 但1中的速度怎么解释？如果用相速度解释，似乎可以说的过去，
: 但是折射率到底是什么东西，还是看不出来。
: 既然有正的折射率，又有负的折射率，那么会不会有0折射率？
: 这从这两个定义都不好说了，希望大家讨论！

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 Rg (RedGardenia)                     于 2003年12月29日22:13:04 星期一 说道:

你好，我对你说的光速变慢很感兴趣，
能不能给我多介绍些，或者给点资料来源？
有关负折射率，science 2001年有一篇文章，
被评为2003年科学十大新闻之一的，
PRL上有好多了。
有时间大家多交流？
【 在 alden (alden（阿里巴巴）) 的大作中提到: 】
: 我认为折射率反映了介质的本质特性，因此它的大小是由介质决定的。
: 在我们实验室有一位老师在研究超光速和光速减慢问题。
: 为什么光速会减慢，唯象地说，通过公式v=c/n可以看出只要n>1，光速就可以减慢。
: 在他做的实验中，利用了激光晶体中的光谱烧孔效应使n变得很大，因此光速就减慢了。
: 实验中观察到光速可以减到几百米每秒。
: 关于n可以取负值问题，我还没遇到过。
: 【 在 Rg 的大作中提到: 】
: : 折射率到底是什么东西？可能它是一个比值，没有单位，这就掩盖了它的物理实质，
: : 我说说个人的意见，希望能人们讨论：

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 luckfire (火)                        于 Mon Dec 29 23:14:40 2003 说道:

光子在空间中运动的速度是不变的

 1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
折射率是个宏观的概念，符合统计规律
在实际中没有均匀介质，介质中的空间受到介质中原子的作用而产生了空间的压缩。
这种压缩是不均匀的，空间是弯曲的，所以光子在这样的空间中会沿着弯曲的空间前进；

在你看来这个空间是弯曲的，光沿着弯曲的路线前进。
每个光子选择的路径不同，所以发生了散射。

2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);
光子在空间中运动的速度是不变的，这个空间是对称的，
对称的意思就是左面有什么，右面就要有什么
空间弯曲是由引力引起的
所以光子很聪明，
它要保证它运动的瞬间右侧空间的质量密度要和左侧空间的质量密度相等。
所以当左侧的质量密度大了，它就会像左转；
当右侧的质量密度大了，它就会像右转，保证并平衡两侧的质量密度相同。
密度差异越大，转的角度越大。
当光束垂直入射的时候，符合对称，光束方向不变
光束倾斜入射的时候，在我们看来打破了对称性，倾斜一侧的密度明显高于另一侧，
所以光束要转变方向。而且倾斜越大，密度差异越大，转变的角度越大。
符合snell定律：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2)的变化规律。
如果能建立一个很好的模型，我们可以从爱因斯坦的光速不变，
空间对称性推出snell定律的公式。也许需要用一些统计上的知识。
不知道这样推导过程世界上有没有人做过


【 在 Rg 的大作中提到: 】
: 折射率到底是什么东西？可能它是一个比值，没有单位，这就掩盖了它的物理实质，
: 我说说个人的意见，希望能人们讨论：
: 折射率的定义我觉得有两种：
: 1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
: 2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);
: 在某些情况下，这两个定义可以等效；
: 但是问题是，如果物质的折射率为负时，2.可以很好的解释，
: 但1中的速度怎么解释？如果用相速度解释，似乎可以说的过去，
: 但是折射率到底是什么东西，还是看不出来。
: 既然有正的折射率，又有负的折射率，那么会不会有0折射率？
: 这从这两个定义都不好说了，希望大家讨论！

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 luckfire (火)                        于 Tue Dec 30 00:01:06 2003 说道:



这个问题可能有个很好的解释

如果我们把一根光纤，旋转缠绕缩小到一个极小的空间，
一个光子从一头进入，然后一个光子从另一头出来。
光子走了一个崎岖的路程，而它实际移动的距离却很短。

在这种情况下光速的应该如何计算
V=移动距离/移动时间
V=移动路程/移动时间
？？？
哪个更合理呢？

或者说电子绕着原子核转动，在宏观看来电子没有速度。

移动路程>移动距离

也许你的实验室里有个特别的介质，它产生了类似光纤一样的旋转崎岖的空间，光子在穿
过这个介质空间的时候，可能会进入一条崎岖的路径，所以表面上变慢了！

光在均匀介质空间中延直线传播，
而实际中的介质一般都不是均匀的，质量空间分布非常复杂，常看作为黑体。
n是个平均值，符合统计规律。

光子被电子吸收了，光子就消失了吗，光子的速度就没了吗？
我有一种假设：
电子是由多个光子在极小并被压缩的空间内运动组成
电子是有质量的，产生的引力使周围的空间发生巨大的压缩，当光子进入这个空间后，光
子被俘获，光子在电子产生的压缩空间内做类似的圆周运动，（光子吸收）
同时由于光子进入电子使电子的质量加大，改变了原子周围的空间质量密度分布，
为了保证这个引力场的平衡，电子重力场空间内的光子带动电子要向远离重力场密度大的
地方运动。（能级跃迁）


【 在 alden 的大作中提到: 】
: 我认为折射率反映了介质的本质特性，因此它的大小是由介质决定的。
: 在我们实验室有一位老师在研究超光速和光速减慢问题。
: 为什么光速会减慢，唯象地说，通过公式v=c/n可以看出只要n>1，光速就可以减慢。

: 在他做的实验中，利用了激光晶体中的光谱烧孔效应使n变得很大，因此光速就减慢?.
: 实验中观察到光速可以减到几百米每秒。
: 关于n可以取负值问题，我还没遇到过。
: 【 在 Rg 的大作中提到: 】
: : 折射率到底是什么东西？可能它是一个比值，没有单位，这就掩盖了它的物理实质..
: : 我说说个人的意见，希望能人们讨论：
: : 折射率的定义我觉得有两种：
: : 1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
: : 2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);
: : 在某些情况下，这两个定义可以等效；
: : 但是问题是，如果物质的折射率为负时，2.可以很好的解释，
: : 但1中的速度怎么解释？如果用相速度解释，似乎可以说的过去，
: : 但是折射率到底是什么东西，还是看不出来。
: : 既然有正的折射率，又有负的折射率，那么会不会有0折射率？
: : 这从这两个定义都不好说了，希望大家讨论！

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※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 61.149.129.198]

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 FDTD (放荡*坦荡)                     于 2003年12月30日07:47:58 星期二 说道:

很深奥的说，看不懂！
【 在 luckfire (火) 的大作中提到: 】
: 光子在空间中运动的速度是不变的
: 
:  1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
: 折射率是个宏观的概念，符合统计规律
: 在实际中没有均匀介质，介质中的空间受到介质中原子的作用而产生了空间的压缩。
: 这种压缩是不均匀的，空间是弯曲的，所以光子在这样的空间中会沿着弯曲的空间前进；
: 
: 在你看来这个空间是弯曲的，光沿着弯曲的路线前进。
: 每个光子选择的路径不同，所以发生了散射。
: 
: 2.snell定律给的定义：n_1*sin(a_1)=n_2*sin(a_2);

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 Rg (RedGardenia)                     于 2003年12月30日12:09:36 星期二 说道:

我觉得他考虑这个问题的角度不同，
他是宏观的角度出发，我也不懂。
现在有许多论文讨论折射率都从微观的角度出发，
比较具体，他们讨论的是折射率的来由，
它是物质的属性，当然从物质的结构出发。
个人觉得，
大家对折射率的探讨都是基于介电函数和磁导率的，
是不是这些量比折射率更本质？
或者说它只不过是一个数学量，
而不是一个物理量（物理意义不明确）。
前两个量才是根本的物理量？
【 在 FDTD (放荡*坦荡) 的大作中提到: 】
: 很深奥的说，看不懂！
: 【 在 luckfire (火) 的大作中提到: 】
: : 光子在空间中运动的速度是不变的
: :  1.自由空间中的光速与介质中光速之比；
: : 折射率是个宏观的概念，符合统计规律
: : 在实际中没有均匀介质，介质中的空间受到介质中原子的作用而产生了空间的压缩。
: : 这种压缩是不均匀的，空间是弯曲的，所以光子在这样的空间中会沿着弯曲的空间前进；

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 alden (alden（阿里巴巴）)            于 Tue Dec 30 15:54:01 2003 说道:

首先，告诉Rg在phys rew上2002年有一篇文章讲到了使用光谱烧孔效应使光速变慢的文章
。
另外，对于luckfire的观点我不敢认同。
首先，当光子被电子吸收后，就意味着光子的消失，光子的能量被电子吸收，电子的动能
变大。此时已经消失的光子哪还有什么速度可言。
电子的静止质量是不变的，而光子是没有静止质量的，所以认为电子是由许多光子组成的
是没有道理的。
我认为在介质中光速变慢并不是像luckfire想得那样是由于被电子捕获然后再被释放出来
，而是由于光子的行进受阻。打个比方，你要穿越一条马路，马路上空无一人和马路上全
是人，那种情况用的时间短哪？我想谁都明白吧！

【 在 luckfire 的大作中提到: 】
: 
: 
: 这个问题可能有个很好的解释
: 
: 如果我们把一根光纤，旋转缠绕缩小到一个极小的空间，
: 一个光子从一头进入，然后一个光子从另一头出来。
: 光子走了一个崎岖的路程，而它实际移动的距离却很短。
: 
: 在这种情况下光速的应该如何计算
: V=移动距离/移动时间
: V=移动路程/移动时间
: ？？？
: 哪个更合理呢？
: 
: 或者说电子绕着原子核转动，在宏观看来电子没有速度。
: 
: 移动路程>移动距离
: 
: 也许你的实验室里有个特别的介质，它产生了类似光纤一样的旋转崎岖的空间，光子..
: 过这个介质空间的时候，可能会进入一条崎岖的路径，所以表面上变慢了！
: (以下引言省略...)

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 luckfire (火)                        于 Tue Dec 30 20:48:56 2003 说道:


还有一种可能的情况
需要补充
刚想到的

光子在打入介质后
介质中的原子可以吸收光子，吸收后原子中的电子由低能级跃迁到高能级
经过一段时间后，电子由高能级又回落在低能级，并释放光子。
光子又飞出介质。

光子在进入介质后被吸收然后被释放。都需要时间
这也是可以产生光速看起来变慢了。



【 在 alden 的大作中提到: 】
: 首先，告诉Rg在phys rew上2002年有一篇文章讲到了使用光谱烧孔效应使光速变慢的..
: 。
: 另外，对于luckfire的观点我不敢认同。
: 首先，当光子被电子吸收后，就意味着光子的消失，光子的能量被电子吸收，电子的..
: 变大。此时已经消失的光子哪还有什么速度可言。
: 电子的静止质量是不变的，而光子是没有静止质量的，所以认为电子是由许多光子组..
: 是没有道理的。
: 我认为在介质中光速变慢并不是像luckfire想得那样是由于被电子捕获然后再被释放..
: ，而是由于光子的行进受阻。打个比方，你要穿越一条马路，马路上空无一人和马路..
: 是人，那种情况用的时间短哪？我想谁都明白吧！
: 
: 【 在 luckfire 的大作中提到: 】
: : 
: : 
: : 这个问题可能有个很好的解释
: : 
: : 如果我们把一根光纤，旋转缠绕缩小到一个极小的空间，
: : 一个光子从一头进入，然后一个光子从另一头出来。
: : 光子走了一个崎岖的路程，而它实际移动的距离却很短。
: : 
: (以下引言省略...)

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 luckfire (火)                        于 Tue Dec 30 20:58:45 2003 说道:


光子在介质里到底发生了什么情况
不是光讨论就能清楚的
我只是陈述了几种光速变慢的可能。

必须讨论光速变慢的实验的具体内容，
详细的实验装置，
实验的具体步骤。

使用什么样的介质，发射器是什么，探测器是什么？
如果没有试验做支持的话，所有的讨论都是理论上的假设，猜测。

如果有条件的话，最好能够自己设计一个试验，来验证一下光子是不是真的变慢了
还是另有其因！


【 在 luckfire 的大作中提到: 】
: 
: 还有一种可能的情况
: 需要补充
: 刚想到的
: 
: 光子在打入介质后
: 介质中的原子可以吸收光子，吸收后原子中的电子由低能级跃迁到高能级
: 经过一段时间后，电子由高能级又回落在低能级，并释放光子。
: 光子又飞出介质。
: 
: 光子在进入介质后被吸收然后被释放。都需要时间
: 这也是可以产生光速看起来变慢了。
: 
: 
: 
: 【 在 alden 的大作中提到: 】
: : 首先，告诉Rg在phys rew上2002年有一篇文章讲到了使用光谱烧孔效应使光速变慢..
: : 。
: : 另外，对于luckfire的观点我不敢认同。
: : 首先，当光子被电子吸收后，就意味着光子的消失，光子的能量被电子吸收，电子..
: (以下引言省略...)

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 luckfire (火)                        于 Tue Dec 30 21:13:00 2003 说道:


从爱因斯坦光速不变，空间弯曲的角度来考虑，
折射率是描述空间被压缩的程度，和质量有关系，和质量分布有关系

我的考虑是先从光速不变，空间被压缩的角度考虑的，
先考虑单个光子，在介质中的运动可能情况。


【 在 Rg 的大作中提到: 】
: 我觉得他考虑这个问题的角度不同，
: 他是宏观的角度出发，我也不懂。
: 现在有许多论文讨论折射率都从微观的角度出发，
: 比较具体，他们讨论的是折射率的来由，
: 它是物质的属性，当然从物质的结构出发。
: 个人觉得，
: 大家对折射率的探讨都是基于介电函数和磁导率的，
: 是不是这些量比折射率更本质？
: 或者说它只不过是一个数学量，
: 而不是一个物理量（物理意义不明确）。
: 前两个量才是根本的物理量？
: 【 在 FDTD (放荡*坦荡) 的大作中提到: 】
: : 很深奥的说，看不懂！

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