Зелёный свет (λ = 550 нм) переходит из воздуха в стекло с показателем преломления 1,5, отношение энергии фотона в воздухе к его энергии в стекле определяется как (ответ на вопрос)

ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТ (λ = 550 нм) ПЕРЕХОДИТ ИЗ ВОЗДУХА В СТЕКЛО С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПРЕЛОМЛЕНИЯ 1,5, ОТНОШЕНИЕ ЭНЕРГИИ ФОТОНА В ВОЗДУХЕ К ЕГО ЭНЕРГИИ В СТЕКЛЕ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ КАК

1) 3
2) √3
3) 1,5
4) 1 (+)

Для отдельного фотона энергия определяется частотой: E = hν, где h — постоянная Планка, а ν — частота излучения. При переходе света через границу прозрачных сред частота сохраняется, поскольку непрерывность колебаний электромагнитного поля на границе раздела требует одинаковой временной частоты в обеих средах. Поэтому энергия фотона не изменяется, и отношение энергии в воздухе к энергии в стекле равно 1, что соответствует варианту 4.

Изменяются скорость распространения и длина волны. В стекле скорость света становится равной c/n, то есть примерно 2,0 × 10⁸ м/с, а длина волны уменьшается до λ_стекла = 550/1,5 ≈ 367 нм. Энергия фотона зелёного света составляет приблизительно 3,61 × 10⁻¹⁹ Дж, или 2,25 эВ, и сохраняет это значение при прохождении в стекло; использование формулы E = hc/λ также приводит к тому же результату, если учитывать уменьшение скорости света в среде.

Параметр	Воздух	Стекло	Физический смысл
Показатель преломления	n ≈ 1	n = 1,5	Характеризует оптическую плотность среды и изменение скорости света
Частота фотона	ν	ν	Не изменяется на границе прозрачных сред
Скорость распространения	c ≈ 3,0 × 10⁸ м/с	c/n ≈ 2,0 × 10⁸ м/с	Уменьшается пропорционально показателю преломления
Длина волны	550 нм	≈ 367 нм	Уменьшается по закону λ_среды = λ_{вакуума}/n
Энергия одного фотона	hν ≈ 3,61 × 10⁻¹⁹ Дж	hν ≈ 3,61 × 10⁻¹⁹ Дж	Сохраняется, поскольку определяется частотой, а не скоростью или длиной волны
Интенсивность прошедшего пучка	Исходная	Может уменьшиться	Зависит от отражения на границе и поглощения в стекле; это не означает изменения энергии каждого фотона

Для медицинской оптики и фотобиологических расчётов важно различать энергию отдельного фотона и суммарную энергию светового потока. Фотохимические эффекты, включая возбуждение молекул фотосенсибилизатора, определяются прежде всего частотой и энергией фотонов. Потери при отражении или поглощении учитываются отдельно как изменение числа прошедших фотонов и интенсивности излучения.

Учебный курс: тесты с ответами для медицинского физика.