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图片来源：facts
如果在一个界面两侧，光的相速度不同，比如光从空气入射到水中时，光就会发生折射现象。相速度变化为什么会产生折射？
解释这个现象的最早的模型是惠更斯原理，此原理认为，自波源发出的波阵面上的每一点，都可以看作发射出次级波的波源，惠更斯原理给出了从相速度变化到波行进方向变化的数学推导过程。
▲任何瞬间波阵面（波的前端）上的每一点都在产生次级波，下一 瞬间的波阵面就是由波阵面上的无数个点发出的无数个次级波叠加起来形成的。
根据惠更斯原理，上方入射光线到达介质交界面后，交界面的这一点便可以看作发射出次级波的波源。当左端出射光行进tv2 距离时，右端入射光行进了tv1的距离，由几何关系可得 d= tv1 / sinθ1 = tv2 /sinθ2，化简后即可得出斯涅尔折射定律。
但惠更斯原理还不够完美，后来法国物理学家菲涅耳在惠更斯的公式中增加了倾斜因子项，德国物理学家基尔霍夫用格林公式解释了倾斜因子的来源，才算完成了一个成熟的波动光学理论。
洛伦兹模型能够一定程度上解释可见光在绝缘介质中的折射现象。但对于高频的光或金属介质，需要用半经典的洛伦兹-德鲁德模型。对于光子晶体等新型材料，还需要用量子理论来解释。
本文摘自《科学世界》2024年第6期
作者 | 物狸子LePtC
新媒体编辑 | 张丽君
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