【解题研究】折射中的能量损失
admin
2023-06-30 15:43:54
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这部分会隐约出现在考题中,需定性判断
且对于普通高中生来说也只能定性判断
因为这玩意定量计算需有很高的知识水平
以下笔者参考一些期刊论文,网上资料以及知乎的回答
推一波折射中的能量损失
于[1]中通过实验得出
图象:
那么这背后的机理又是什么?
同时对于光疏到光密和光密到光疏,结果有所不同
推导:
参考[2]中:
通常把在光这种电磁波的电矢量称为光矢量。
在可见光波段的电磁波不会引起大多数介质磁性的变化,即 ,所以只考虑其电矢量
光中电矢量能量密度为：
由电磁场理论推出光的平均能流密度:
推导可看
这个平均能流密度也叫波的强度，简称波强。如果具体到可见光，就可称为光强了
故得到:
式子中 分别为第一介质和第二介质的介电常数和磁导率
而对于介质来说,
分别为入射光波,反射光波和折射光波的振幅
从而上式化简为
根据能量守恒定律——单位时间内人射光波投到面上的平均能量 应等于单位时间内由面上反射出的光波能量与从 面折射出的光波能量之和
即
代入有
化简整理得
根据光强与折射率的定义:
以及折射定律:
最终得到
以上参考[2]
我们再对(*)进行变形
得
对于能量的分配：
拿(*)来讨论
即
折射定律(相对折射率为定值)
即
(*)变为
再消——
将 化成 的单变量函数
即
由因 , 即为
故
[3]中阐述了" "的其他推导方法
参考文献:
[1]张伶霞.“能量观”及其教学范式的探讨[J].物理通报,2021(10):8-11.
[2]王岫春.关于光在两种透明介质界面处反射、折射的能量守恒的研讨[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,1996(01):40-43.
[3]刘全跃.光的反射折射能量守恒式的其他推导方法[J].安庆师范学院学报(自然科学版),1998(03):76-77.