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导读：本章摘自独立学者灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》。此文旨在帮助大家认识我们身处的世界。世界是确定的，但世界的确定性不是我们能把我的。 所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质；②入射角必须大于或等于临界角(C)。 所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比，折射率较小的，光速在其中较快的，就为光疏介质；折射率较大的，光速在其中较慢的，就为光密介质。例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质；而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。 临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射。） 上面这些内容，知识是我们初中就学习的内容，教科书更多的是从宏观角度去教我们认识光的。可是这本书名字叫《见微知著》，是从量子角度来认识世界的。所以我们有必要从量子角度来理解光的反射和折射。首先我们应该知道光的本质是一种电磁波。人眼可以看见的电磁波。光波是一种高频的电磁辐射。光波与界面原子分子发生相互作用导致其传播方向的改变、相位及偏振变化，以及能量和能流的重新分配。这就是反射和折射的本质。 在现实生活中，我们就常见到是的漫反射。可是上面我们介绍了反射和全反射。反射是存在的，全反射存在吗？ 其实在我看来，绝对意义上的全反射是不存在的。有以下几点原因。 一、界面的“光滑”不绝对，也就是没有绝对光滑的界面。也就是说任何界面是有摩擦力的，都是凹凸不平的。那么根据菲涅耳和惠更斯的波动说，次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。 这相当于表明次波是球面波。光粒子就难免会被漫反射。 灵遁者量子力学物理科普书籍《见微知著》在灵遁者淘宝有。 二、真空不空，光的所携带的能量，在传播过程中不能保证不损失，不能保证光子不与空间中的能量发生交互。 三、光是量子的光，与界面接触，不能保证不被界面吸收能量，或者折射部分光粒子。比如太阳光照到我们人身上的时候，一部分光穿过人的身体而去，一部被人体吸收，还有一部分被漫反射回空气中。 所以真正意义上的全反射，全折射都是不存在的。这是教科书上通常不严格提醒学生的。 最后大家要记住，光的反射，折射等都主要体现了光的波动性。所以在本章中多以“光波”来说。为什么这么说呢？ 如果光不体现光的波动性，只是粒子性。那么光子就会穿过很多的物体，而不会发生反射，折射。正是因为光具有波动性，所以这样的情况不会发生。 光波是一种特定频段的电磁波。光在传播过程中有两个垂直于传播方向的分量：电场分量和磁场分量。当电场分量与介质中的原子发生相互作用，引起电子极化，即造成电子云和原子荷重心发生相对位移。其结果是一部分能量被吸收，同时光在介质中的速度被减慢，方向发生变化，导致折射的发生。 就像我上面说的，反射和折射不能用粒子性解释。在利用近代理论解释光的折射和反射过程中，也不能理解为粒子碰撞。实际上可以理解为部分光子透射、部分光子反射。但是如果想问是哪个光子反射、哪个光子折射，实际上是办不到的。 因为光子只代表电磁场能量分布，其出现多少代表了电磁场的能量大小。在光入射到物质表面时，部分电磁场能量透射，形成折射光，部分电磁场能量反射，因此在折射和反射方向都能探测到光子。 所以多去体会和理解光的波动性，对于这一章是很有帮助的。 摘自独立学者量子力学科普书籍《见微知著》 |
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