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生活|为什么气球总是“撒手没”？｜No.226( 二 )


Q6
为什么光从一种物质传播到另一种物质时会发生偏折？或者说 ， 光的折射的实质是什么？by 同学二什二
答：先说结论：光折射本质是光在不同介质中传播速度不同导致的 。 光在介质中的具体速度的计算和解释需要涉及到光与原子分子的微观相互作用过程 ， 在此不必要去细说 ， 但不同介质中光速不同这一点还是好接受的（其实要是一样更难接受） ， 就像我们在空气中走路和在水中走路感受到的阻力是不同的 。 在此基础上 ， 光具有波粒二象性 ， 讨论光的传播时 ， 涉及到的是波动性的方面 ， 结合波动性的惠更斯原理就很容易理解折射现象 。
生活|为什么气球总是“撒手没”？｜No.226
图1
生活|为什么气球总是“撒手没”？｜No.226
图2如图1 ， 惠更斯原理是说：光速为的均匀介质中 ， 如果“振源”发出的球面波（光）时刻传到球面（术语叫：波前） ， 时传到 ， 则上每一个小面源可认为是次波的波源 ， 这些次波源产生的次球面波（半径为）在时形成的包络面就是 。 简单来说 ， 就是任一时刻以后初始“振源”的效果可以用该时刻的一系列次波源的在之后产生的总效果代替 。 如图2 ， 一束光以速度在介质1中传播到界面上 ， 光线1传播到时 ， 光线传播到 ， 此后1→的光线依次到达界面并在介质2（光速为）中形成自己的波前（越来越小的半球面） ， 直到光线传播到 ， 包络面为这些半球面公切面 。 这段时间记为 ， 显然： 。 由此：此即折射定律 。 此图还可以方便地看出反射定律 ， 大家可以自己想一想 。 by AlanQ.E.R.
Q7
庞加莱重现和热力学第二定律不矛盾吗？
by 匿名
答：不矛盾 。 热力学第二定律又名熵增原理 ， 即孤立系统只能自发朝着熵增的方向演变 ， 不能逆过来 。 庞加莱重现是说力学系统经过充分长的时间后总可以回复到初始状态附近（熵减） 。 只要搞清楚两者的前提和被暗中抹掉的条件就容易看出它们并不矛盾 。 熵增原理是对应“实际过程”（也就是一个有限时间或者说相对于人来说是有意义的时间内发生的过程） ， 最重要的是 ， 它是一个统计结论（很多人会忽略这一点） ， 在严格的教材里面的表述大概是 ， 熵表示体系混乱度 ， 对于宏观多粒子孤立系统（1023个粒子） ， 粒子的任意分布状态（数量巨大）中 ， 对应熵比较大的状态数比熵小的状态数多的多的多（排列组合而已） ， 因此它们出现的概率也大得多 ， 所以体系演化过程中熵减小的概率几乎为0 ， 但其实确实不是0 ， 可惜“实际过程”时间短 ， 这种可能性并不会出现（这就是统计的意义了 ， 即把非常非常非常……不可能就直接作为不可能 ， 这并非不可） ， 就得到统计意义下的熵增原理了 。 而庞加莱重现对应理想情况 ， 实际上体系恢复原来状态的可能性确实存在着 ， 虽然它概率非常非常非常微小 ， 但只要给的时间足够长 ， 比宇宙时间还要长的多（就当是无限长吧） ， 那就变成“无论一件事发生的可能性多么小 ， 只要不是0 ， 重复足够多次后 ， 它必然会发生”的情况了 ， 只是这个时间长度对实际并没有什么意义了 。 所以说两个东西不矛盾 ， 只是一个极小概率×很有限的时间=0与一个极小概率×极大时间=1的区别罢了 。 by AlanQ.E.R.
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#本期答题团队
懒懒的下午三点半、Luna、Alan
#上期也精彩
生活|为什么气球总是“撒手没”？｜No.226
你能瞬间推动一光年长的木条吗？| No.225
编辑：他和猫


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