光传播到底需不需要介质

如题所述

光传播需要介质,宇宙空间是没有真空的,在宇宙空间存在有背景辐射,也就是低密度的电磁波。光传播就是高密度的电磁波向低密度电磁波传播,其中的低密度电磁波就是光传播的介质。

光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质,而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播,而不能为光沿直线传播。光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的,此时光就不是直线传播了。

用波动学解释光的传播:传播途中每一点都是一个次波点源,发射的是球面波,对光源面(一个有限半径的面积)发出的所有球面波积分,当光源面远大于波长时结果近似为等面积、同方向的柱体,即表现为直线传播,实际上也有发散(理想激光除外)。比如手电发出的光有很明显的发散。光的亮度越强大,离照明参照物越近,光的单色性越好,发散越不明显。当光源半径与波长可比拟时积分时的近似条件不成立,积分结果趋向球面波,即表现为衍射。
光具有能量,根据能量守恒定律,能量在不停的有方向的转化,所以光在不停的转化为其他物质,同时具有方向,这个方向就是我们观察到的速度方向,而转化为其他物质就是我们所说的需要介质才能传播。本质上是光转化为了这个介质,表现出来的现象就是光的传播需要介质。

真空的定义有争议,我一个一个来区分。

真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态,是一种物理现象。

按照这个定义,宇宙中没有空气,所以是真空的。

狭义相对论等狄拉克之前的物理理论中的真空则特指不存在任何物质的空间状态。
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第1个回答  2020-12-25

无论是在广阔的海洋,还是高耸的山峰,甚至是平坦的草原,人们都能观赏到壮阔的日出。但令人想不到的是在月球上也能有机会看到日出。

第2个回答  2024-08-11
光的传播需要传播介质,光的传播介质是电场。下面就通过波的形成与传播机制,来探讨一下为什么说光的传播介质是电场。
现今的教科书中讲,光传播不需要传播介质,可以在真空中传播。其实这种说法是没有道理的。 波的形成需要两个基本条件:波源和介质。波源是产生振动的物体,而介质则是振动能量传播所需的物质,这两个条件缺一不可。没有波源就无法产生振动,而没有介质则无法传播振动。
而介质的震动,只是在一平衡点进行,介质并不会随波移动,所以必须有连续的传播介质,波才可以传播下去。根据波的这个传播特点,可归纳出确定波传播介质的方法,即:波传播时,在传播地点做有序震动的物质,就是波的传播介质。那么光传播时,是那种物质在做有序振动呢?是电磁场。因为光传播时,光波中电磁场的强度,进行着周期性的大小变换。电磁场强度的这种大小变换,实际就是电磁场在振动,变换中的电磁场的最大强度,正是电磁波的振幅。所以说,电磁场就是电磁波的传播介质。由于磁场是电场的另一种表现形式,即可认为:光的传播介质是电场。
人们之所以会认为光传播无需传播介质,是因为其它星球发出的光,可以穿过浩瀚的太空到达地球,之前人们认为浩瀚的太空是真空的,光可以在浩瀚的太空中传播,于是便有人认为光传播不需要传播介质。
电场是由组成物质的带电粒子发出,并可以向远处无限的延伸。由于宇宙中存在有数以万亿计的星球,这些星球大都是由带电粒子组成,所以它们会在太空中形成各自的电场,这些电场便是光可以在浩瀚太空中传播的原因。光可以在物质内部传播,就是因为物质内部存在有电磁场的缘故。光波并不特殊,其像其它波一样,传播同样需要传播介质。
光波有了传播介质电场,还可以很容易的解释迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得,在地球附近空间中,光在各处及各个方向上的传播速度是相同的。为什么会有这样的结果呢?有以下两个方面的原因:
(1).由于其它星球距离地球太遥远,它们在地球附近形成的电场与地球自身形成的电场相比可以忽略,地球附近空间中的电场主要由地球自身形成。因此,地球附近空间中的电场与地球是成为一体的,没有相对运动。
(2).传播介质的性质决定着波在该传播介质中的传播速度。在地球附近空间这个特定区域里,电场的性质处处都基本相同,因此在这里测得的光速也都基本相同,为每秒约30万公里。
正是基于以上两点,才造成在地球附近空间中测量到的光速,在各处及各个方向上都基本相同。本回答被网友采纳
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