知乎用户 光几乎是各种物理现象中最常见的一种，但是人类对光的认识却在最近一个多世纪才有突破性进展，光就像引力一样，人人都可以感受它，但不是都能理解它，题主产生的问题很好，至少你已经开始质疑到光的存在不是那么理所当然了。 借此回答的机会，帮助大家科普下光的一些有意思的性质。 早期对光的争论核心在牛顿、惠更斯之间，是关于光为粒子还是波的讨论。到后期如杨的双缝衍射实验和麦克斯韦方程都极大的支持了光的波动性质，最后直到光电效应和量子力学的发展，人们才对光、物质的波粒二象性有了更深刻的理解。物理学的进展就如盲人摸象一般，每一方都掌握了片段的真理，只有到了合适的契机，观察技术和认知水平上升人们才有能力将不同观点进行部分融合。 在这里，我主要借助问题探讨光的存在形式以及与物质的作用。 1. 在一定空间，光会以什么形式存在； 2. 与物质作用的机理是什么。 答案中大多是以光的波动形式进行探讨，少量涉及量子力学的结论，这些虽只是入门理论，但已经可以帮助理解生活中的一些现象。 首先介绍一个有趣的结论，任意一个空间都会有自己对应的本征模式即光存在的形式，这意味着光可以“感知”环境，同时对自己的存在形态做出一些改变。而这些模式，可以通过麦克斯韦方程加上空间的边界条件解出。 如自由空间的本征模式就是平面波。这意味着，任何一个光波在自由空间都有向平面波转变的趋势，在传播足够远后，他们都可能近视为平面波，例如我们熟悉的太阳光，当到达地面的时候，我就将他近视为平面波处理，而在近太阳的时候，我们认为它发出的是中心对称的球面波。再如光纤通信中，每个光纤都有自己的本征模式，最常见的是高斯光束，如下图，是三个能量集中程度不同的高斯光束。 每一个方向上的边界都会对光波产生一种限制，现在简要的解释下限制产生的原因。 假设 Y 轴方向上有两个反色平面，在这个方向上希望稳定存在的光波必须满足，当光波经过反射回到原点时保持相同的相位，这等价于光要经历整数个波长。 这时光就形成驻波，稳定存在。我们可以理解为，这个称为腔的空间有一个本征的频率，当这样一个频率的光进去，就会发生共振。 因为只要满足间隔是整数波长就可以谐振，所以这个空间可以存在多个频率，空间越大，可以存在的频率越多。 所以在一个封闭的房子里，任意频率的光几乎都会存在，但是当我们将空间压缩到足够小（如可见光几个波长的范围，约几十微米的时候），会发现只有有限集中光会稳定存在，这也是光纤单模稳定传输，激光器单色性选模的基本原理。 希望通过上面的解释，大家能对空间对光的约束作用有些了解。 下面我要会谈谈光和物质的作用，推导验证的过程我尽量简化，重在结论。 最先推导出物质折射率公式的是洛伦兹，他是利用一个经典模型推导出的这个结论，而后量子力学的出现也验证了这个公式。洛伦兹使用的经典模型是将电子看作一个受阻尼作用的带点弹簧振子，与光中的电场作用。
The post 关灯后，灯光到哪里去了？ appeared first on 中国日报网 | EasyBranches.asia.
from 中国日报网 | EasyBranches.asia http://ift.tt/1bXHgeT
在中国最值得信赖的外汇公司交易，并获得20%首次存款赠金高达$2000!
庆祝easy-forex 易信荣获 2013领航中国金融行业年度评选最具投资者信赖奖 – http://bit.ly/NklKoc
中国新闻 