光减速时为何会弯折

原标题Why Light Bends When It Slows Down

从波前看倾斜边界处的折射。

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3Blue1Brown
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2024年1月11日
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这段 3Blue1Brown 短片展示波前不同部分进入玻璃的时间不同,进而使波前和光线改变方向。

  1. 1波长缩短频率保持不变,波长随速度改变。
  2. 2倾斜的边界波前的一侧先进入较慢的介质。
  3. 3新的方向波前角度改变时,光线方向也随之改变。

要点建议

  1. 频率保持不变,波长随速度改变。
  2. 波前的一侧先进入较慢的介质。
  3. 波前角度改变时,光线方向也随之改变。
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01

波减速

玻璃中的速度与波长。

光波进入玻璃时,在材料中的传播速度低于真空中。穿过静止边界时频率保持不变,因此玻璃中的波长更短。

为了把波形可视化,可以想象将波峰涂成白色、波峰之间涂成深色。在传播较慢的介质中,波前之间的距离变小。

02

波前转向

斜入射时光线为何改变方向。

如果边界相对于入射波前倾斜,波前的一侧会先进入玻璃并减速。随着其余部分进入,波前角度发生变化;短片用几何图示说明了这一点。

在这里考虑的均匀、各向同性材料中,光线方向垂直于波前,因此波前角度变化意味着传播方向改变。[完整视频](https://youtu.be/Cz4Q4QOuoo8)提供了更多折射背景。

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