帯電すると物体の屈折率は変化しますか?|物理

<ブロック引用>

物質の屈折率は、その電子構造の特性です。電荷の追加によって電子構造が変化すると、屈折率が変化します。

光学は、光と物質の相互作用に関連する物理の一分野です。この相互作用は、さまざまなシナリオで日常的に観察できます。たとえば、水の入ったカップに鉛筆を入れると、水の層の上下で鉛筆が折れて見えます。

白色光がガラスのプリズムに当たると分散し、7色の美しいスペクトルを生み出します。これは、空気中を伝わる光が水の中を伝わる光とは異なる作用をするためです。これらの光線の違いは、介在する物質 (この場合は水と空気) との光の相互作用によって生じます。

光の性質

可視光は電磁波です。電磁波は、電磁界を通過するものです。電磁場は、荷電粒子によってのみ影響を受けます。たとえば、電子 (荷電粒子) がワイヤを通って移動すると、局所電磁界が変化し、電磁波が生成されます。

可視光の電磁スペクトル。 (写真提供:udaix/Shutterstock)

すべての波には、周波数、波長、振幅など、測定可能な特性が関連付けられています。可視光は、波長範囲 400 nm – 700 nm (周波数範囲 430 THz – 750 THz に相当) にある電磁波です。

屈折率

屈折は、光に関連して非常によく議論されます。屈折は、実際には一般的に波に関連する現象です。伝搬速度の変化により、波が新しい媒質に入るときの波の伝搬方向の変化 (屈曲) です。

屈折率または屈折率 (n ) は、真空中の光波の速度とそのオブジェクト内の光の速度の比として定義されます。数学的には、

ここで、

c =真空中の光速

v =オブジェクト内の光速

光と物質の相互作用

原子は物質の構成要素です。多くの原子が互いに結合（結合）して分子を形成しています。バルクマターは何百万もの分子の集合体です。原子は、正に帯電した原子核、負に帯電した電子、および中性子と呼ばれる中性粒子で構成されています。

原子核と電子は帯電しているため、電磁場と相互作用します .この相互作用は、適切な機器を使用して測定することで測定できます。電荷の存在は、物質の光学特性に関与しています。

分光法は、物質と電磁波の間の相互作用の研究です。 (写真提供:VectorMine/Shutterstock)

可視光のビームが物質に入射すると、物質の電子を励起 (エネルギーを上昇) させます (なぜ可視光が原子核を励起しないのか不思議に思うかもしれません。答えは、可視光のエネルギーは上昇させるのに十分ではないということです)。原子核のエネルギーですが、電子のみです)。入射ビームには周波数があります (f ) それに関連付けられています。電子に衝突すると、電子はエネルギーを吸収し、入射光と同じ周波数で振動し始めます。電子はそれ自体が荷電粒子であるため、その振動によって二次電磁波が発生し、電子から離れてあらゆる方向に移動します。これらの電磁波は、可視スペクトルの波長を持っています。したがって、電子も光源としての振る舞いを開始します。

物質は数百万の電子を含む数百万の原子で構成されているため、最終的な効果はすべての波の重ね合わせが発生し、その結果、位相速度 (v) が遅い合成波になります。 ) 入射波 (c ).