消光系数的详细介绍

问题描述

精选答案

先提出结论：并不是频率越大速度越慢。速度随频率增大而降低只在有限区间内成立。

经典反例：对于所有的介质，X射线的折射率n都很接近于1。

我们要明白几个基础知识。

真空中光速是c=3*10^8 m/s，是个常数。

介质中的光，相速度是v=c，真空中n为1。

n是折射率,n=n+ik,虚部称为消光系数，就是在传播过程中的损耗，而我们研究相速度只跟实部有关。我们大概认为玻璃中的折射率是1.5@1550nm。

光频率

光是一种电磁波，下面我们考虑z方向传播平面极化的波。

光在介质中的传播速度受波和原子的相互作用的影响，而这种相互作用与频率相关。

一张N-BK7 (SCHOTT)玻璃折射率与真空中波长的关系曲线，随频率上升

在光传播过程中，电场在介质原子中产生极化，这样原子结构就会在波频率振荡。

一张SiO2的结构图

振荡的电子就会产生新的同频率波，而这个新的波与原波之间有一定的相移(延迟)。因为这种相互作用是连续发生的，总相移与传播的长度有关系，这就导致波在一个较低的相速度传播。

极化强度随频率的关系。

极化强度与折射率的关系：

那为什么有些点频率增大折射率骤降呢？

波与原子的相互作用是一系列阻尼谐波共振。当高于特定的原子或电子动能产生相互作用的振荡频率时，就没办法继续跟上电场频率了。这个材料就会没法再按原来的方式极化了，这就导致高频率降低到低于共振频率的频率处的值。离子振荡频率<电子振荡频率

其他回答

东方建筑

消光系数是复折射率的虚部。衰减系数描述的是电磁波强度随距离的指数衰减特性，它和消光系数存在换算关系。波动光学或者电磁学书籍上都有的。

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