光子折射后动量如何变化比如说折射进一折射率为n的玻璃,根据公式p=nh/λ,这说明动量是变大的,但一个光子进入玻璃,速度变为原来的1/n,质量也跟着变小,动量当然变小,

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/25 12:57:18
光子折射后动量如何变化比如说折射进一折射率为n的玻璃,根据公式p=nh/λ,这说明动量是变大的,但一个光子进入玻璃,速度变为原来的1/n,质量也跟着变小,动量当然变小,光子折射后动量如何变化比如说折射

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光子折射后动量如何变化
比如说折射进一折射率为n的玻璃,根据公式p=nh/λ,这说明动量是变大的,但一个光子进入玻璃,速度变为原来的1/n,质量也跟着变小,动量当然变小,

光子折射后动量如何变化比如说折射进一折射率为n的玻璃,根据公式p=nh/λ,这说明动量是变大的,但一个光子进入玻璃,速度变为原来的1/n,质量也跟着变小,动量当然变小,
首先要说,我被这问题搞崩溃了.楼主的问题我很感兴趣,今天跟5个同学讨论了,没法得出统一意见.看来必须去问我们电动力学的老师.以下只是我们讨论的内容,可供楼主参考,不敢说是标准答案.
1.爱因斯坦最先提出光子动量p=h/λ,然后德布罗意推广到了实物粒子.注意当光子在真空中传播作为自由光子时,才满足p=h/λ.而p=nh/λ是不是介质中德布罗意关系式的形式呢?我专业就是物理学,但是从没见过教科书上有p=nh/λ.此外,介质中的光子不是自由光子而是束缚态的光子,不适用p=h/λ来解释.此外,如果一定要用德布罗意关系式解释的话,我一个同学提出,波动有两种速度,与波长变化对应的叫做相速度,它不代表能量的性质,相速度是相角变化对应的速度,群速度是能量传播的速度.在介质中变小的是相速度,但是德布罗意波的群速度反比于相速度.群速度变大了,所以我同学认为光子的动量变大了.然而,用德布罗意关系来解释光子在介质中动量的变化,很可能是不适用的,就像牛顿力学不能解释光电效应.
2.考虑光的粒子性,如果用碰撞来解释,光子在介质中和介质原子作用,把自己的一部分动量传给介质,光子本身的动量应该变小.这种解释好像比较靠谱.但是第3和第4条指出……
3.正像2楼说的,光子不同于实物粒子,它的动量P=h/λ,与速度无关.光子的静止质量为0,不能用P=mv来算.但是2楼认为“当速度减小为原来的1/n时,总能不变,其动量则变为原来的n倍”是不对的,如果用光子质能方程E = PC来解释的话,应该是这样的:E不变,C也不变!所以P不变.为什么C不变呢?因为量子力学认为,光子在介质中的速度并没有变小,光子一直是以光速c运动的.为什么呢,请看第4条.
4.在《QED:光和物质的奇异性》(费曼著)认为,光子的速度和光波的速度是两个概念,光子一经产生便永远以真空中的光速c这唯一的一种速度运动,除非被吸收(此时光子也已不复存在)在介质中,光波(注意是“光波”!)的速度要小于光子的速度.之所以在介质中光的速度显得慢,不是由于光子本身的速度变慢了,而是光子在介质的行进过程中,不断被介质粒子“挽留片刻”——被原子里能级上的电子吸收,电子跃迁到高能级,高能级电子不稳定,又跃迁回来释放光子.总之,走走停停的光子使得总体上看介质中的光波速度变慢了.光波的速度和光子的速度不是同一概念.
总之,这是个有趣的问题.欢迎探讨.

折射的速度与介质的密度(透明度)相关,介质的密度(透明度越低)越大折射率越大,所以光速越慢,动量也就越小

光子是极端相对论粒子,其静止质量为0。一般情况下处理折射时认为光子被原子弹性散射,总能量不变。因此,你“但”后面的推理有问题;
1、速度变小,质量也跟着变小
对光子,其静止质量为零,总质量来源于相对论效应的动质量,由于整体能量不变,因此其动质量不会减小,也就是质量不会改变。速度变小,是因为它的波长变小了,而频率没有改变。
2、速度变小,质量也跟着变小,动量当然变小
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光子是极端相对论粒子,其静止质量为0。一般情况下处理折射时认为光子被原子弹性散射,总能量不变。因此,你“但”后面的推理有问题;
1、速度变小,质量也跟着变小
对光子,其静止质量为零,总质量来源于相对论效应的动质量,由于整体能量不变,因此其动质量不会减小,也就是质量不会改变。速度变小,是因为它的波长变小了,而频率没有改变。
2、速度变小,质量也跟着变小,动量当然变小
对光子,普通的动量关系P=MV不再成立,速度变小,动量不一定会变小,光子质能方程写为
E = PC(P为动量,C为光速),当速度减小为原来的1/n时,总能不变,其动量则变为原来的n倍。

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