2、影響折射率的主要原因分析
1.光與介質(zhì)相互作用規(guī)律的解釋
1.1. 光的形成：光是帶電體（帶電粒子中的電子和質(zhì)子、電子和質(zhì)子組成的原子和分子等）在相對(duì)于觀察者不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下形成的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。 當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)為脈動(dòng)時(shí)，形成連續(xù)頻率的脈沖電磁場(chǎng)??； 當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)為固定頻率、共振區(qū)間的有規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成單頻電磁場(chǎng)。
1.2. 光與介質(zhì)的相互作用：由于光是帶電體形成的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，因此帶電體遇到電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)會(huì)改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不爭(zhēng)的事實(shí)。 因此，當(dāng)光照射在介質(zhì)上時(shí)，光形成的時(shí)變電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)引起介質(zhì)中原子中的電子和原子核改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且狀態(tài)變化趨勢(shì)和方向電子和原子核正好相反。 這導(dǎo)致原子極化并成為隨時(shí)間變化的電偶極子，進(jìn)而產(chǎn)生二次電場(chǎng)和磁場(chǎng)。 因此，經(jīng)過(guò)介質(zhì)界面反射、散射、折射的光實(shí)際上是介質(zhì)界面上的原子被入射光偏振后形成的二次光。
1.3. 支持反射、折射和其他光為二次光的直接證據(jù)：
A、半波損耗：反射光的半波損耗證明反射光是介質(zhì)中的原子被入射光偏振后形成的二次光。 由于原子偏振是由電子在電場(chǎng)和電場(chǎng)中正向運(yùn)動(dòng)引起的，其偏振方向正好與入射光的電場(chǎng)方向相反，因此偏振后形成的二次光之間的相位差為原子與入射光只是相差半個(gè)周期，產(chǎn)生所謂的半波損耗；
B、法拉第磁光效應(yīng)：偏振光折射的法拉第磁光效應(yīng)證明折射光也是介質(zhì)偏振形成的二次光。 由于只有介質(zhì)中的折射光才是原子極化過(guò)程中形成的二次光，因此這種效應(yīng)可以解釋為：在原子極化過(guò)程中，原子中的電子會(huì)改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在此期間過(guò)程中，電子會(huì)受到外部磁場(chǎng)的影響而改變運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)而導(dǎo)致其形成的二次極化方向發(fā)生改變。 由于電子在外磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)方向的變化是由外磁場(chǎng)決定的，因此法拉第磁光效應(yīng)中極化的偏轉(zhuǎn)方向也是由外磁場(chǎng)的方向決定的。
C、超黑材料單縫實(shí)驗(yàn)不存在衍射現(xiàn)象：楊發(fā)成先生的實(shí)驗(yàn)證明，衍射光是單縫邊緣介質(zhì)形成的二次光。 當(dāng)單縫邊緣覆蓋超黑材料時(shí)，不會(huì)形成二次光，不會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。
2、決定介質(zhì)折射率的主要因素分析
2.1、介質(zhì)的組成
眾所周知，所有介質(zhì)（物理物質(zhì)）都是由數(shù)百種元素組成的不同分子組成的。 分子由不同的原子組成。 原子由原子核和原子核外的電子組成。 原子和分子主要是由一些最里面的電子同時(shí)圍繞兩個(gè)或多個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)而形成的整體。 分子和分子實(shí)體也主要由分子最內(nèi)層電子的相互交換和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。 例如石墨和金剛石，雖然都是由碳元素組成，但由于最內(nèi)層電子交換和運(yùn)動(dòng)的不同，其化學(xué)性質(zhì)存在巨大差異。
2.2. 決定介質(zhì)折射率的主要因素
從介質(zhì)的組成可以看出，決定介質(zhì)折射率的主要因素應(yīng)該是分子團(tuán)、分子、原子和原子中電子和原子核的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和相互約束關(guān)系。 原子中最內(nèi)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及它們之間的約束關(guān)系應(yīng)該是最重要的原因。 當(dāng)光照射到介質(zhì)上時(shí)，介質(zhì)中的原子在光形成的時(shí)變電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下，電子將向電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，原子核將向電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)方向相反，從而導(dǎo)致原子極化。
然而，由于原子最內(nèi)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比外層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更加復(fù)雜多變，因此很可能與其他相鄰原子核存在相互作用關(guān)系，從而產(chǎn)生軌跡相對(duì)復(fù)雜。 同時(shí)，介質(zhì)中通常同時(shí)存在多個(gè)由多種類型的原子組成的分子，多個(gè)分子之間的相互作用產(chǎn)生一級(jí)分子簇系統(tǒng)。 這樣，光與介質(zhì)相互作用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)各種結(jié)果。
可見(jiàn)，光在介質(zhì)內(nèi)部的傳播速度應(yīng)主要由兩個(gè)因素決定：一是單個(gè)分子團(tuán)、分子、原子從偏振形成二次光所需的時(shí)間（△t0）（簡(jiǎn)稱“偏振時(shí)間"）△t0"）；第二為單位寬度內(nèi)需要偏振形成二次光的次數(shù)（N）（簡(jiǎn)稱“偏振次數(shù)N”）。
假設(shè)真空中靜態(tài)參考系相對(duì)于光源的光速為C0，均勻介質(zhì)內(nèi)的光速為C1，則：C1=C0/(1+N△t0) (式1)
從（式1）可以看出，決定介質(zhì)內(nèi)部光速的主要因素有3個(gè)：一是真空中的光速C0，但由于分子團(tuán)、分子、原子甚至電子的運(yùn)動(dòng)速度介質(zhì)內(nèi)部的速度比光速小兩個(gè)數(shù)量級(jí)C0以上，其不同的分子團(tuán)、分子和原子同時(shí)向不同的方向運(yùn)動(dòng)，整體上效果會(huì)相互抵消。 因此，這個(gè)誘因可以看作是一個(gè)常數(shù)； 第二個(gè)是極化數(shù)N； 第三個(gè)是極化時(shí)間△t0。 也就是說(shuō)：實(shí)際上決定介質(zhì)內(nèi)部光速的主要原因只有兩個(gè)。
由絕對(duì)折射率可得n=C0/C1：n=C0/C1=(1+N△t0) (式2)
因此，決定介質(zhì)折射率的主要因素只有兩個(gè)：偏振數(shù)N和偏振時(shí)間Δt0。
3、影響極化數(shù)N的主要因素
3.1. 溫度的影響
介質(zhì)溫度的升高會(huì)導(dǎo)致分子和原子之間的距離減小，自然會(huì)減少單位寬度內(nèi)分子團(tuán)、分子和原子的數(shù)量，偏振數(shù)N會(huì)減少，折射率也會(huì)降低隨溫度降低而降低；
3.2. 密度的影響
當(dāng)材料的密度降低時(shí)，單位寬度內(nèi)分子團(tuán)、分子和原子的數(shù)量減少，偏振數(shù)N減少，折射率隨密度的降低而降低；
3.3. 壓力的影響
通常物質(zhì)的密度隨著壓力的降低而降低，特別是氣態(tài)物質(zhì)。 因此，當(dāng)壓力減小時(shí)，分子簇、分子和原子之間的寬度變小光折射產(chǎn)生的原因，單位寬度上分子簇、分子和原子的數(shù)量會(huì)減少，偏振數(shù)N會(huì)減少，折射率也會(huì)隨著壓力的增大而減小。壓力降低。 減少;
3.4. 入射光波長(zhǎng)的影響
入射光和二次光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，同時(shí)參與偏振并形成二次光的分子和原子就越多，偏振數(shù)N就會(huì)減少，折射率就會(huì)增加。
4、影響極化時(shí)間△t0的主要因素
4.1. 分子基團(tuán)、分子和原子量的影響
隨著分子團(tuán)簇、分子和原子的數(shù)量和質(zhì)量減少，響應(yīng)外場(chǎng)偏振和形成二次光的能力就會(huì)增強(qiáng)，偏振時(shí)間△t0越大，折射率越高；
4.2. 溫度的影響
當(dāng)體溫升高時(shí)，分子團(tuán)、分子和原子的熱運(yùn)動(dòng)平均速度增大，對(duì)外場(chǎng)偏振的響應(yīng)能力下降，偏振時(shí)間Δt0減小，折射率增大；
4.3. 壓力的影響
當(dāng)壓力增大時(shí)，分子簇、分子和原子之間的距離增大，相互約束越強(qiáng)，它們對(duì)外場(chǎng)偏振的響應(yīng)能力越弱，偏振時(shí)間Δt0會(huì)減小，折射率增大；
4.4. 材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響
當(dāng)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同時(shí)，就意味著分子、原子在空間中的排列和組合不同。 在相同波長(zhǎng)的光作用下，同時(shí)參與偏振并形成二次光的分子和原子的總數(shù)和總質(zhì)量也不同。 不同，折射率自然也不同。 結(jié)構(gòu)越致密，折射率越高；
4.5. 波長(zhǎng)的影響
波長(zhǎng)越小，頻率越高，材料中的分子團(tuán)、分子和原子在偏振時(shí)越難響應(yīng)，偏振時(shí)間△t0越長(zhǎng)，折射率越大。 反之，波長(zhǎng)越大，折射率越小。
綜上所述，無(wú)論是空氣溫度、壓力、密度、物質(zhì)結(jié)構(gòu)，還是入射光的波長(zhǎng)，都會(huì)直接或間接改變介質(zhì)中分子團(tuán)、分子和原子的分布、間距、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和完整性。方法。 發(fā)生變化，進(jìn)而引起偏振時(shí)間Δt0或偏振次數(shù)N的變化，從而影響折射率。
3. 影響折射率主要因素的理論分析證據(jù)
1、溫度與折射率的關(guān)系
決定材料折射率的主要因素分析
折射率與溫度成正比，溫度越高，折射率越小。
2、壓力與折射率的關(guān)系
決定材料折射率的主要因素分析
折射率與浮力成反比，浮力越大，折射率越大。
3、密度與折射率的關(guān)系
決定材料折射率的主要因素分析
折射率與密度成反比，密度越大，折射率越大。
4、波長(zhǎng)與折射率的關(guān)系
上圖1否定了：折射率與波長(zhǎng)成正比，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射率越小。
5、分子、原子量與折射率的關(guān)系
決定材料折射率的主要因素分析
盡管列出的透明材料的組成分子的分子量和原子數(shù)差異較大，且其密度分布也無(wú)規(guī)律，但單位寬度內(nèi)分子數(shù)的立方根與折射率的比值（ J 欄）基本上（甲烷除外）隨著分子量（D 欄）的變化而減小，但后者的變化幅度（最大值與最小值之差的 1.42 倍）遠(yuǎn)大于前者（最大值與最小值之差的 8.56 倍）。和最小值）。 可以看出，一方面，折射率與單位寬度分子數(shù)的立方根有一定的相關(guān)性：折射率與單位寬度分子數(shù)的立方根成反比； 另一方面，折射率與分子量也有一定的關(guān)系：分子量越小，折射率越小；分子量越小，折射率越小。
4.驗(yàn)證確定折射率主要原因的方案
根據(jù)本文分析，折射率主要由分子簇、分子和原子偏振并形成二次光所需的時(shí)間Δt0以及分子簇單位寬度內(nèi)偏振和形成二次光的次數(shù)N決定，分子和原子。
因此，這一觀點(diǎn)可以借助不同分子量的可壓縮氣態(tài)物質(zhì)來(lái)驗(yàn)證：借助單一二氧化碳在不同浮力和溫度常數(shù)下折射率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)N)的變化規(guī)律； 然后用不同分子量的氣態(tài)物質(zhì)重復(fù)實(shí)驗(yàn)光折射產(chǎn)生的原因，即可得到折射率隨分子量的變化規(guī)律。 進(jìn)一步，借助在相同水溫、相同壓力、不同分子量條件下測(cè)得的折射率數(shù)據(jù)，求出折射率以單個(gè)分子團(tuán)、分子和分子發(fā)生極化所需的時(shí)間Δt0的值。可以得到原子形成二次光。 這樣就可以驗(yàn)證(式2)的正確性和實(shí)用性。