折射率的微觀來源是什麼？《張朝陽的物理課》介紹電偶極子輻射場

經過透明介質面的時候光為什麼會發生折射？折射率的微觀起源是什麼？折射率與什麼因素有關？11月6日12時，適逢物理課開播一週年，《張朝陽的物理課》線下第十課開播。搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐影片直播間，先透過推遲勢積分計算單個振動偶極子的輻射場，然後利用所得結果推導無窮大偶極子面在入射電磁波影響下的輻射電場，並透過相位分析得到了光在介質中的相速度，從而求出這個模型下的介質折射率。

首先，張朝陽複習了電磁勢的概念，以及光發生折射的原因是光在介質中的速度與真空速度不一樣。介紹完物理背景後，張朝陽透過電磁勢積分，在遠場、低速的條件下得到了偶極子的電磁勢表示式，然後對向量勢求旋度並保留正比於1/r的項，從而得到了磁感應強度的輻射部分。藉助電磁波的性質，張朝陽直接透過磁感應強度的結果求出了電場的輻射部分。

緊接著，張朝陽假設電磁波垂直入射介質表面，介質構成一個薄薄的無窮大平面，介質中的電子不會互相影響，它們在電磁波的影響下沿著固定方向振動。在此模型下，張朝陽藉助前面求出的電場公式，透過對整個介質平面進行積分，並藉助複數的幾何意義，數形結合地近似求出了積分結果。最後，張朝陽將入射電磁波的電場與介質輻射電場疊加在一起，並透過分析總電場的相位，成功得知介質使得電磁波相位發生了變化，並計算出介質中的相速度，由此得到了折射率公式。

截至目前，《張朝陽的物理課》已直播九十餘期，內容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節物理直播課，他先是從經典物理學開始，科普了牛頓運動定律等；而後從經典物理的“兩朵烏雲”說起，向近現代物理過渡，探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。

此後逐步進入量子力學領域，從基礎的薛定諤方程等理論內容，到氫原子波函式，再到氣體定容比熱的溫度階梯，並順勢講解了熱力學定律。接著回到了經典物理，推匯出飛船執行軌跡，估算太陽的結構與性質以及中子星的自轉速度，隨後講解了陀螺的進動，還計算出月球的潮汐高度。緊接著開始介紹狹義相對論的四維語言，並逐步過渡到了電磁學。

《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟：從自然界的現象出發，引出基本物理概念，推導基本理論，研算現象後面的根本原因，達到本質的理解。

據瞭解，《張朝陽的物理課》於每週週五、週日中午12時在搜狐影片直播，網友可以在搜狐影片“關注流”中搜索“張朝陽”，觀看直播及往期完整影片回放；關注“張朝陽的物理課”賬號，檢視課程中的“知識點”短影片；此外，還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上，閱覽每期物理課程的詳細文章。

除了《張朝陽的物理課》外，在直播方面，搜狐影片正持續打造知識直播平臺，邀請各個科學領域的頭部播主入駐，進行科普知識直播。同濟大學物理學教授、2022年首屆上海科技傳播大會科普紅人代表吳姥姥帶來“科學漫談，一起來嘮‘科’”系列科學公開課；曾任劍橋大學霍金高階學者、中科院理論物理博士王一開啟物理師生雲課堂，探討《看不見也測不到的神秘“暗物質”》；中科院心理所醫學心理學博士、中國心理學會科普委員會委員羅靜，中國科學科技大學副教授、中國科學技術大學結構生物學博士李旭等帶來“講給未來的答案”系列直播，去“未來”一探究竟。未來還將有更多知識播主入駐搜狐影片，一起互動玩轉科學。