一个光学问题,根据光的射散,不同色光在相同介质中的传播速度是不同的,但不同色的光在真空中的速度有是相同的,这是为什么呢?

Question

一个光学问题,
根据光的射散,不同色光在相同介质中的传播速度是不同的,但不同色的光在真空中的速度有是相同的,这是为什么呢?

Answer 1

相对论及宇宙学说对光速的解释：
在相对论中爱因斯坦假设了“光速不变”,因此很多朋友不理解,认为太牵强、没有道理.
其实光速不变是一客观存在,而不是因为爱因斯坦规定而不变的,只是爱因斯坦比平凡人先发现了这个自然界的公开秘密.这就是爱因斯坦的伟大之处.按经典理论我们可以说光在不同密度介质中传播速度不同,但是这个不同绝对不是光的传播速度改变了,而是光的传播方向改变了,使光在原来传播方向上的分速度改变了.而光速永远是光在以太（静止光子或叫真空介质）中的传播速度,换言之,只有以太才具有传播“光子”的能力.而其它任何具有质量的介质只能改变光的传播方向,并不能改变光的传播速度,因为具有质量的介质没有传播光子的能力.
宇宙膨胀过程中光的传播速度
光是物质从高能态向低能态跃迁时的能量释放.光的传播速度随着宇宙的不断膨胀发生相应的变化.在宇宙膨胀的早期,由于抗裂变背景压力太高,光的传播速度也就较低；随着宇宙的继续膨胀,抗裂变背景压力的下降,光受到的约束减小,传播速度也就增加.
如同容器内的水从小孔喷出一样,水的压力越高,喷射的速度越快高,如果保持容器内部压力不变,改变容器外部环境压力,若内、外压差小,水从小孔喷出的速度就小；压差相等时,水也就不能从小孔喷出；若进一步改变内、外压差,并使得外部压力高于内部压力,外界环境中的水或其它物质将会受外界背景压力的作用进入容器内.光的传播速度也是这个道理,原子核的裂变和聚变同样也是这个道理.在宇宙膨胀的不同区域,抗核裂变的背景压力不同,有可能使得某些跃迁不能发生,甚至产生逆转,因而光的传播速度也不相同.
计算：
表8.1 光在各种常见介质中相对于真空的传播速度 介质 空气 玻璃 冕牌玻璃 水 30%的
糖水 丙酮和
乙醛酒精 钠氯化物 苯 蓝宝石 钻石
光速％ 99.97 52.59 66.7 75.19 72.46 73.5 64.93 55.5 56.5 41.33
如图8.11所示,
,
其中,M位于R和N所在的平面且垂直于N.由于
,
所以
（8－4－4）
.
令
（8－4－5）
,
通常将η称为介质1相对于介质2的折射率.因此,也可以把η看成是材料2的折射率η2和材料1的折射率η1之比.
将上式和（8－4－3）代入（8－4－4）式,得
.
注意,,
.
于是,
（8－4－6）
当光线从折射率较大的介质进入折射率较小的介质时,折射角θ2将大于入射角θ1.当入射角足够大时,θ2将会超过90度,并使光线从介质2的表面反射出去.导致这种现象的最小入射角称为临界角(见下图).通常这时的折射角θ2＝90°,因此临界角θ1＝sin-1(c2/c1).
格式乱了 参考资料