سرعت نور در محيط مادي

[مسافر007]

سرعت نور در محيط هاي غير خلا

ماهيت و معادلات حركتي نور:

در هر محيط مادي سرعت نور و و طول موج آن مقدارشان از مقدار خلا كمتر است كميتي كه در هر محيطي ثابت مي ماند فركانس نور هست. فركانس نور با طول موجش نسبت عكس دارد.(V=F L) كه در آن F معرف فركانس وL معرف طول موج و V معرف سرعت نور در محيط مادي مي باشد.
در اپتيك خواص محيط در يك طول امواج را مي توان توسط يك پارامتر يعني نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در محيط توصيف نماييم. اين پارامتر ضريب شكست نام دارد.(n=c/v) بنابر اين در يك محيط مادي داريم : (V=F L)
كه در اين رابطه (n) اين ضريب شكست تنها كميتي است كه براي محاسبه رفتار نور در محيط مورد نياز هست.از آنجايي كه سرعت نور در محيط هاي مختلف متفاوت است ،تعيين مسير پيشروي نور رديايي پرتو) كه از ميان محيط هاي مختلف طي مسير مي كند مشكل مي باشد.

كميات نوري د رمحيط و خلا:

سرعت نور د رخلا ، فركانس نور ، طول موج نور د رخلا ، ضريب شكست نور ، سرعت نور در محيط، طول موج نور در محيط و...

فرض كنيد كه (x) فاصله اي باشد كه موج نوري در مدت زمان (t) در خلا طي مي كند (x=c t) در همان فاصله زماني (t) موج فاصله كوتاهتر( x1) را در محيطي با ضريب شكست (n1)طي خواهد كرد .براي ساير محيط ها با ضرايب شكست n3،n2 و... فاصله پيموده شده برابراست با: x3،x2و... اگر تمام اين معادلات در ضرايب شكست مربوطه ضرب شوند در اين صورت همه كمياب برابر مسافت طي شده در خلا خواهد بود.
x0=n1 x1=...= c t
بنابراين مسافت هاي معادل با مسافت در خلا وجود دارند كه طول راه نوري ناميده مي شوند. با اين كميت مي توان مسافت هاي را كه نور در محيط هاي مختلف طي مي كند با هم مقايسه كرد.

محاسبه سرعت نور د رمحيط بوسيله روابط ماكسول:

معادلات ماكسول نيز سرعت نور در محيط را بطور دقيق معرفي مي كند براي اين منظورمعادلات ماكسول را فقط ليست مي كنيم:

• قانون گوس در الكتريسيته
• قانون گوس در مغناطيس
• قانون القاي فاراده
• قانون تعميم يافته آمپر

معادلات(1)و(2) در محيط مادي دست نخورده باقي مي مانند اما در معادلات (3)و(4) فقط ثابت ها ي خلا جاي خود را به گذردهي الكتريكي محيط و تراوايي مغناطيسي محيط مي دهنددر نتيجه سرعت انتشار اموج الكترو مغناطيسي (نوري) در محيط ها (V) بدست مي آيد. با به كار بردن كميت بدون بعد نسبت تراوايي مغناطيسي محيط به خلا به نام تراوايي نسبي و نسبت گذردهي الكتريكي محيط به خلا به نام گذر دهي نسبي يا ضريب دي الكتريك مي توانيم سرعت نور در محيط را بر حسب كميات الكترومغناطيسي محيط بنويسيم.
در داخل محيط هاي جاذب نور ضريب شكست و به تبع آن سرعت نور ديگر ثابت نمي ماند و فركانس نور نيز در چنين محيط هايي تغيير مي كند براي بررسي محيط هاي اين چنيني ضريب جذبى را نيز به عنوان ثابت ديگري تعريف مي كنيم.
منبع:هوپا