Автор anj68 в своей статье “О том, как объясняли отражение/преломление света…” наглядно показывает, что все ухищрения теоретиков пытающихся “объяснить” свет как волновой процесс просто смешны. Далее статьи об этом:
Поскольку плоскую синусоидальную электромагнитную волну невозможно отразить по закону «угол отражения равен углу падения», даже в самых современных учебниках для объяснения отражения/преломления используют «шпалу» Гюйгенса.
То есть, свет, когда ему приспичит отразиться или преломиться теряет свои синусоподобные волновые свойства, и трансформируется в некое подобие одиночного твердого предмета. Мы его назвали «шпалой», Гюйгенс подразумевал некий «стержень». Как всякий твердый предмет, отражать его по нашему закону гораздо удобнее, чем волну. А с преломлением, все равно, получилось плохо. Напомним объяснение явления преломления Гюйгенсом:
«Каждый волновой фронт можно рассматривать как твердый стержень, удерживаемый двумя людьми за оба конца. Волны в воздухе можно представить в виде этих двух людей, идущих по сухой почве, все время, держась за концы стержня; волны в воде можно представить в виде тех же людей, идущих по жидкой грязи. Когда А и В приближаются к грязи, В вступает на нее раньше и замедляет свой шаг. За тот промежуток времени, в течение которого скорости А и В различны, стержень меняет направление». (Л.Эллиот и У.Уилкокс, «Физика», М., «Наука», 1975г., стр. 560.)
Во-первых, механизм движения стержня в условиях переменных почвенных условиях ничего не говорит о причинах этой переменности. То есть, почему скорость света в среде меньше, чем в вакууме так и осталось загадкой. Во-вторых, для движения стержня совсем необязательно менять при этом направление. С таким же успехом, стержень можно нести и дальше.
Поэтому причина и механизм изменения направления тоже осталась неясна. Что-то звучало на тему об обязательной перпендикулярности «шпал» направлению «направляющих», но тогда из этого следует, что дело совсем не в «шпале», а в «направляющих». Это они меняют направление. А шпала уже подчиняется им. При этом, подстраиваясь под направляющие всеми силами. Меняет свою длину
А теперь представьте себе, что мы только половину шпалы рассмотрели, а на самом деле она была длиньше:
То есть, ее еще и «ломает» в процессе преломления.
В общем, причина преломления механизмом ношения стержня никак не объясняется. И уж тем более, эта объяснялка ничего не может сказать про преломление с дисперсией (это когда среда не только меняет направление направляющей, но и для каждой шпалы она меняет направление чуть-чуть по-разному).
Впрочем, попытки преломлять плоскую синусоидальную волну тоже наблюдаются, но получается еще хуже.
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
Другими словами, в этой геометрии не стоило делать упор на штрихованные волновые проекции векторов k на ось х.
И с отражением здесь только на первый взгляд кажется все чудесно. Ровно до тех пор, пока «траектории» падающего света и отраженного не заменить на собственно синусоидальную волну.
Становится видно, что по закону «угол отражения равен углу падения» эту волну просто будет «рвать». Ну а движение хвостом противофазой вперед – просто неизбежно.
Дисперсия – это вообще другая физика. Там ни «стержень», ни «траектория» никак не подходят. И что подходит до сих пор не определились. Существует несколько версий преломления с дисперсией, но в каждой из них несовместимые с жизнью врожденные косяки.
Итак, «шпала» Гюйгенса, и более поздняя геометрия траектории синусоидальной волны никак не смогли объяснить причины преломления.
Хотя закономерность общими усилиями и была определена. Дальнейшие упражнения на эту тему не используют «шпалы», волновые числа, и штрихованные проекции векторов на ось, которая граница между средами, вероятно потому, что они никак не относятся к физике света.
При переходе света из вакуума в среду, или из одной среды в другую у света меняются направление луча и скорость света. То есть, два параметра.
Версий объяснений этих изменений несколько. Рассмотрим две, самые распространенные. Говорить будем не только о преломлении, но и о дисперсии. В конкретной среде происходит преломление света с неким общим для этой среды коэффициентом преломления. Например, для воды (t=0°C) n=1.33. Но для каждого фотона в этой среде коэффициент немножечко свой. Вот, для длины волны 7.065*10^-7м – это 1.33095, и т. д.
В первой версии дисперсия позиционируется как взаимодействие э/м волны света с заряженными частицами среды. То есть, это случай, когда с веществом свет взаимодействует не как частица, согласно утверждению дуализма, а как волна.
(Трофимова, “Курс физики”, М., «Высшая школа», 1985г, стр. 279.):
«В теории Лоренца дисперсия рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицам, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны.»
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
В более поздних версиях:
У А.М. Саржевского, «Оптика», М., «URSS», 2017г., стр.285.
«Действие световой волны на электроны (или ионы) вещества и обратное взаимодействие вещества на электромагнитную волну сводятся к возбуждению колебаний электронов (ионов) в такт с колебаниями электрического вектора световой волны и возникновению вследствие этого вторичных электромагнитных волн».
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
И вариант с просто полем электромагнитной волны, и вариант с вторичными волнами пытается обосновать изменение скорости света, но ничего не говорит об изменении направления.
Смешных натяжек тут еще много, но мы приведем наиболее смешную:
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
Если в формулу частоту собственных колебаний электронов положить меньше, то в результате выйдет абракадабра.
****
Вторая версия полагает причиной снижения скорости света в среде поглощение/переизлучение фотонов (частиц) атомами среды. Эта версия тоже ничего не говорит о причинах изменения направления света. И совершенно не соответствует другим утверждениям теорий света.
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
Хотя, поглощение/переизлучение несомненно имеет место быть. В результате мы, например, при пропускании сквозь среду монохроматического света, имеем кроме луча, прошедшего сквозь среду, некоторое количество измененных фотонов. Это так называемые «стоксовы спутники».
«Различие энергий фотонов связанно с переходом молекулы из нормального состояния в возбужденное (испущенный фотон будет иметь меньшую частоту – возникает стоксов спутник), либо из возбужденного состояния в нормальное (испущенный фотон будет иметь большую частоту – возникает антистоксов спутник)». (Трофимова, “Курс физики”, М., «Высшая школа», 1985г.)
Но выходить они будут позже основного луча, и в разном направлении.
А.В. Барбатунова, “Физика света. Работа над ошибками.”, “Филинъ”, 2019г.
****
Итак, есть официальная волновая теория света, и разной степени неудачности попытки втиснуть в нее свет.
Некоторая разница есть между старыми учебниками и новыми. Если в старых еще как-то рассказывали откуда что взялось, то в новых есть только красивый чертеж на эту тему. Рассматривая чертеж никак нельзя заподозрить грязь и стержень, зато создается ощущение чего-то фундаментального. И ни у кого вопрос, почему же направление-то меняется, даже не возникает. Вопрос «почему?» – не возникает в принципе.
Спорить с учебниками вообще не принято, и совершенно напрасно.
Чудное безапелляционное на практике оказывается не совсем верным. В одной и той же среде, один и тот же фотон будет иметь разный коэффициент преломления при разных температурах. Например, гелий λ=7.065*10^-7м в воде при температуре 0°С имеет коэффициент преломления n=1.33095, а при температуре 50°С n=1.32614. Частота и длина волны одни и те же, а коэффициенты преломления разные.
Из другого учебника выясняется, что от длины волны в вакууме ничего зависеть и не может, поскольку в среде она меняется:
Тот же гелий при температуре 0°С оказывается с длиной волны λ=5.308*10^-7м, а при температуре воды 50°С λ=5.327*10^-7м. Не то, вследствие своеобычного женского непостоянства, не то из-за воздействия среды. А если из-за воздействия среды, то о зависимости преломления от длины волны говорить не приходится. Как-то наоборот выходит.
Изменение частоты не подразумевается. Но это противоречит другим параграфам учебника.
Это уже как-то совсем другой фотон.
Или еще: поскольку утверждается, что частота световой волны в среде не изменяется, а фазовая скорость зависит от частоты, то фазовая скорость волны в среде тоже не имеет права быть другой, нежели с.
–
Ну, и образчик, под которым, наверное, и подразумевают новейшую теорию дисперсии. Название-то то точно вполне современное.
Т.И. Трофимова, “Курс физики”, “Высшая школа”, 1985г.
Только опытным данным она действительно противоречит. А постоянная диэлектрической проницаемости данной среды не только не постоянная, она, вообще, для каждого фотона оказывается собственной. Даром, что в вакууме одна на всех. Как-то уж совсем эта современная теория притянута за уши. А главное привести ее в какое-то соответствие пытаются с помощью совершенно старой теории Лоренца. Это когда частота собственных колебаний электронов больше, чем частота света, который должен эти электроны возбуждать. И не понятно, когда же должны происходить эти вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны, что бы образовалось соответствие формуле, если в опыте ничего такого не происходит.
Ну, и главный вопрос: почему воздействуя на заряженные частицы волна меняет направление, остается неразрешенным.
*****
Таким образом, теории преломления и отражения фотонов остаются пустословием, не имеющим связи с реальностью.