介质‘x’相对于介质‘y’的折射率为$\frac {2}{3}$,介质‘y’相对于介质‘z’的折射率为$\frac {4}{3}$。计算介质‘z’相对于介质‘x’的折射率。如果介质‘x’中的光速为$3\times {10^8}ms^{-1}$,求介质‘y’中的光速。
已知
介质'x'相对于介质'y'的折射率,$n_{xy}$ 或 ${\frac {n_x}{n_y}}$ = $\frac {2}{3}$
介质'y'相对于介质'z'的折射率,$n_{yz}$ 或 ${\frac {n_y}{n_z}}$ = $\frac {4}{3}$
求解:介质'z'相对于介质'x'的折射率, $n_{zx}$。
解
我们知道,介质1相对于介质2的折射率是介质2相对于介质1的折射率的倒数。
因此,
介质'z'相对于介质'x'的折射率 $n_{zx}$ 为:
$n_{zx}=\frac {n_z}{n_x}=n_{zy}\times {n_{yz}}=\frac {n_z}{n_y}\times {\frac {n_y}{n_x}}$
因此,
$n_{zx}=\frac {1}{n_{yz}}\times {\frac {1}{n_{xy}}}$ $(\because {n_{zy}=\frac {1}{n_{yz}}})$
$n_{zx}=\frac {1}{\frac {n_y}{n_z}}$ $\times$ $\frac {1}{\frac {n_x}{n_y}}$
$n_{zx}=\frac {1}{\frac {4}{3}}$ $\times$ $\frac {1}{\frac {2}{3}}$
$n_{zx}=\frac {3}{4}$ $\times$ $\frac {3}{2}$
$n_{zx}=\frac {9}{8}$
因此,介质'z'相对于介质'x'的折射率 $n_{zx}$ 为$\frac {9}{8}$。
设介质'y'中的光速为'V',介质'x'中的光速为'C',即$3\times {10^8}ms^{-1}$。
因此,
$n_{yx},\ or\ {\frac {n_y}{n_x}}\Rightarrow \frac {1}{n_{xy}}\Rightarrow \frac {1}{{\frac {n_x}{n_y}}}\Rightarrow \frac {1}{{\frac {2}{3}}}\Rightarrow \frac {3}{2}$
$n_{yx},\ or\ {\frac {n_y}{n_x}}=\frac {3}{2}$ $(\because {n_{yx}=\frac {1}{n_{xy}}})$
$\frac {V}{C}=\frac {3}{2}$ ................... (1)
$\frac {C}{V}=\frac {3\times {10^8}}{V}$ ................... (2)
联立(1)和(2)式,得到:
$\frac {3}{2}=\frac {3\times {10^8}}{V}$
$3\times V=2\times {3\times {10^8}}$
$3\times V=6\times {10^8}$
$V=\frac {6\times {10^8}}{3}$
$V=2\times {10^8}$
因此,介质'y'中的光速为$2\times {10^8}ms^{-1}$。