媒質中で光速が変わるとV＝λfのどっちが変わる？

質問

媒質中に光が入射した場合、真空中より光の速度がおそくなりますよね。その時、V＝λfのどちらが変わってVが変わるんでしょうか？電磁波の反射、屈折をMaxwell方程式で扱うときは真空中のｋ、ｗと媒質中のｋ、ｗが同じでなければ波動の連続条件を満足できないとなっていたのですが。

回答No.5

ymmasayan · ベストアンサー

No.1です。

>　全然わからないです

そうですか。じゃー、もう少し噛み砕いて。
真空中を１秒間に通過する波の数と媒質中を１秒間に通過する波の数は
等しくないといけませんね。
もし、等しくないと波が真空と媒質の切れ目で団子になってしまいますね。
結局、１秒間の波の数はどこでも等しい、つまり波の周波数は変化しないと言うことです。
Ｖの違いをどこで吸収するかといえば、波の間隔＝波長λが変わると言う事になります。

お礼

＞真空中を１秒間に通過する波の数と媒質中を１秒間に通過する波の数は等しくないといけませんね。

とてもわかりやすかったです、ありがとうございます！

回答No.6

hagiwara_m

>媒質があると媒質の原子、分子たちが電磁波の進行を妨
>げるような逆の電磁波を放射するということですか？

物質中の光の速さを説明しようとすると、(1)電磁気学的理解、(2)ミクロな物性論的理解、の2段階があるでしょう。前者だと誘電率の問題になり、後者は、原子等における散乱メカニズムとその散乱波の重ねあわせの話しになると思います。
このことに私は詳しくありませんので、もし正確な説明が必要でしたら、専門の方や書籍にお任せする方がよいと考えます。

お礼

そうですか、だいぶ助かりました。丁寧なご返答ありがとうございましたm(__)m

回答No.4

hagiwara_m

>具体的に波長はどういう理由で変わるんでしょうか？

媒質中に入るときの境界面を波源と考えて、その後の波長がどうなるかを考えればいいです。要するに、単純に（高校で恐らくおなじみの）、振動数 f の波源がつくる波の波長の問題です。波がゆっくり伝わるほど、波の山(谷)の距離間隔が詰まります。

ひもの一端を持って振るとか、連成バネの一端を振動させるとかいう、力学波で考えればイメージしやすいと思いますが、基本的にこれと同じことです。

補足

真空でも電磁波は伝播するが、媒質があると媒質の原子、分子たちが電磁波の進行を妨げるような逆の電磁波を放射するということですか？

回答No.3

noname#11476

周波数が変わると言うことは時間が遅くなったり早くなったりと言うことですからそれは起こり得ない話しです。
つまりλです。

>真空中のｋ、ｗと媒質中のｋ、ｗが同じでなければ波動の連続条件を満足できない

意味がつかめません。反射屈折をＭａｘｗｅｌｌ方程式から導くときには、境界面で電場と地場について境界条件を与えて解きます。
ｗは２πｆの事だと思いますけど、これは変化しません。（非線形で無ければ）
ｋは変わります。変わらないとそれこそ境界条件を満足できません。

お礼

すいません、間違えてました（汗）ｋが変わるんですね。ありがとうございました。

回答No.2

hagiwara_m

波とは、ある位置における何らかの量の時間的変動が、近接する位置での変動を引き起こす、、ということが次々にかつ連続的に起こって、空間を伝播するものですね。

つまり、一つの波の各点での振動数は、結局、波源の振動数に等しくなっています。このことは途中で媒質が変わっても同じことなので、物質中に入って波の速度が変わると、波長の方が変わることになります。

補足

具体的に波長はどういう理由で変わるんでしょうか？（汗）

回答No.1

ymmasayan

難しい議論は抜きにして、波の「ふん詰まり」や、その反対の減少が起きないためには
ｆは不変でないといけません。従ってλが変わると思います。

補足

ご返答ありがとうございます。すみません、全然わからないです（汗）一般物理を習っている最中の人間（レベル低）がわかる説明をしていただけたらうれしいです。