从光子角度阐明光在介质中的传播速度

B站影视 欧美电影 2025-11-14 14:11 1

摘要:光在介质中的速度变慢,并不是因为光子在运动过程中变慢了,而是因为光子与介质中的原子发生了持续能量交换的相互作用,导致传播路径变得复杂而低效,所以平均速度会降低。

光在介质中的速度变慢,并不是因为光子在运动过程中变慢了,而是因为光子与介质中的原子发生了持续能量交换的相互作用,导致传播路径变得复杂而低效,所以平均速度会降低。

在真空中,光子是电磁场的量子化激发,没有静质量,始终以不变的速度c传播。这是因为真空没有物质与之交互作用,电磁波可以毫无阻碍的以它固有的速度传播。

想象你穿过一个拥挤的广场,在真空中,广场是空无一人的,所以你可以直线快速跑过去,就像光在真空中的传播一样。

而光进入介质,例如玻璃或者水的时候,情况会变得复杂。从量子力学的角度来看,光子会与介质中带电粒子,主要是电子发生相互作用。

首先,一个行进中的光子撞上一个原子,它的能量会被原子中的一个电子进行共振吸收,这个光子就会变消失,它的能量转化为电子的势能,使电子从一个低能级越到一个更高的,不稳定的激发态。

处于激发态的电子是不稳定的,所以只能在这个高能态上停留一个极其短暂的时间。

电子会自发的落回低能级,重新发射一个全新的光子,这个新光子的能量与原始的光子完全相同,但它的发射方向是随机的。

在介质中的传播就是一个广场,站满了人,那些人是原子,你没走几步就要停下来跟人握手,或者转个圈,也就是吸收和再发射,然后再继续走,所以虽然你每次移动的瞬时速度很快,但你从广场一端到另一端的平均速度却被大大降低了。

来源:炎夏大爆炸

相关推荐