為什麼在同一介質中，光的頻率越高，光的傳播速度越慢？

璫榮珠寶2021-11-18 09:30:05

這個問題有趣，我也有此一問。學習有限，沒見到有關論述，個人覺得與能量有關，更高頻更高能量會受到偶極子的更大阻力吧，自己臆想，希望看到權威解釋。

縋風縋雲2021-11-18 10:25:11

介質對光的折射率是n=c/v ，而光在介質中傳播頻率不變，速度與波長的關係是v=f*λ ，於是得n=λc/λv ，於是兩個不同介質有n1/n2=λ2/λ1 ， 既波長越大折射率越小。

所以，原則上光在同一介質中的傳播頻率不變，當你的光頻率越高時，波長越小。則對應的折射率越高。根據n=c/v當折射率n增大，光速c不變，那麼v必然減小。

不知道這麼解釋對不對，將就著看吧。強行生搬硬套。

知乎使用者2021-11-19 10:25:42

你這就想多了，這個取決於是正常色散物質還是反常色散物質。你說的這種情況，是針對於正常色散物質而言，在正常色散物質中，頻率越高，折射率越大，那麼速度是v=c/n，所以自然速度就越小。但是對於反常色散物質，則剛好相反。你的這個結論，一般是在常見的普通玻璃裡面，一般的普通玻璃是正常色散的，所以用普通玻璃做的三稜鏡做太陽光分光實驗，折角最大的是紫光，最小的是紅光。但是也有反常色散的玻璃。

而且，正常色散和反常色散也是有一個相對波段的。因為沒有什麼物質的折射率是隨著波長純遞增或者遞減的，只是說在一個波段內遞增或遞減，通常，折射率變化趨勢都是起伏型的。比如在可見光是正常色散，在遠紅外區域就可能是反常色散了，這都很有可能。

我做光通訊的，在我們領域這個例子最常見的應用是，光纖色散補償，光纖裡面傳的一般是近紅外光，但是呢，光一般都有頻譜寬度，不可能純單頻的，那麼傳的過程中，低頻和高頻速度不一致，就會發生頻域波形的展寬，從而導致訊號失真，限制了網速，也限制了傳輸距離。所以呢，一般，我們會做色散補償，就是一段用正常色散材料做的光纖，接一段反常色散材料做的光纖，調整好長度比，就能讓展寬的光壓縮回去，那麼這樣，傳多遠都沒有關係。

所以，你的這個問題是有問題的，只是針對正常色散物質，對於反常色散物質，並不是這樣的。

升F調練聲曲2021-11-19 10:48:59

折射率主要與以下因素有關：介電常數、材料的粒子結構、內應力、溫度

這些因素都需要透過實驗檢測獲得，往往是一組資料彙集成的曲線，而不是簡單地靠一兩個公式就能概括描述的

下面僅就 與電磁波的頻率密切相關的介電常數 敘述下，詳細的可查閱海量的論文

物質的介電常數：介電常數與離子的極化有關（統稱偶極子極化）。電磁場與介質的原子（電荷）相互作用，離子隨著電磁場的頻率翻轉 但跟不上電磁場的頻率速度，就會對電磁場形成一種反作用，電磁場被消耗和遲滯。頻率大小會對這種作用有影響，但並非單純的一個趨向（遞增或遞減），也不是可以用個公式就能表示的

折射的主要原因是電磁波進入新的介質時 速度被突然阻慢而導致

光為什麼會發生折射和反射現象？

光在介質中的傳播速度為v=c/√ξμ，c為光速，ξ為介電常數，μ導磁率

由於介電常數隨著不同頻率在變化，因此光在介質裡的速度也就不同，反映在折射率就不同。不能籠統地說頻率越高，介電常數就越小或越大，速度就越怎樣，這要看具體材料

境者無界2021-11-19 17:50:13

有個柯西散射經驗公式：

折射率n（f）=a+bf²+cf⁴，

f是頻率，abc均跟介質有關。

由公式可以看出頻率越大折射率越大。

該公式是以原子振動影響光子隨動為模型推匯出來的，比較符合實際。可以解釋為光子波長短容易被折彎，在介質中走了更多的曲折線使路程更長。