Har en fråga som jag försökt att förstå utan att komma något vart.

Hur kan det komma sig att frekvensen bevars då ljus går från ett medium till ett annat, säg från luft till vatten.

Jag resonera mig på detta viset vilket inte fick mig komma någonstans utan gjorde mig bara mer förvirrad.

Säg oss att vi har ett rullband där det kommer 3 burkar varje sekund (det går snabbt undan). När dessa 3 burkar kommer åt nästa rullband som har en lägre hastighet så kommer det avståndet som fanns mellan dom 3 burkarna att minska, i förutsättning att det fanns ett avstånd från början.

Då tänker jag mig att våglängden är avståndet från den första burken till den tredje, att frekvensen I denna "vågen" är antalet burkar under en sekund vilket var 3. Men nu är det så att frekvensen bevars och då måste våglängden bli längre, vilket den inte blir i mitt exempel då avståndet från den första burken till den tredje minskar.

Tack på förhand,

Mattias
/Mattias S, Värnhem skolan, Malmö

Svar:
Hejsan Mattias!

Ja, frekvensen måste vara konstant. Fundera enligt denna mycket naiva modell:

En foton infaller mot en yta som begränsar ett område med högre brytningsindex, n. Det varierande elektriska fältet får elektroner att svänga upp och ner (i förhållande till fotonens elektriska fält). De svängande elektronerna sänder ut ljus med samma frekvens som den ursprungliga fotonen hade. I det tätare mediet har fotonen emellertid lägre hastighet (v=c/n), så för att bevara vågfronten måste den avböjas.

Man kan även resonera med bevarandet av energin. En foton har ju energin E=hf. Om frekvensen ändrades så ändras även energin och då skulle en ljusstråle skifta färg om den går igenom en glasskiva. Det gör den ju inte utan energin bevaras.

Se även länk 1, fråga 19358 och 19122 .

Länk 2 ges svaret:

The usual explanation is that the wave must be connected at the boundary, so the up and down variations must match each other on each side, hence the fundamental frequency must be the same. This answer is more intuitive and easier to visualize. The case of light is not really up and down motion, so I say that figuratively. However, the field variations must match in particular ways at the boundary.

Det är ungefär vad jag säger ovan. Hoppas det blev lite klarare.
/Peter E

Nyckelord: ljusbrytning [26];

1 https://www.bbc.com/bitesize/guides/z9bwpbk/revision/2
2 https://forum.allaboutcircuits.com/threads/refraction-frequency-remaining-constant.62060/