Snellsches Gesetz und Impulserhaltung

Bei der Ableitung des Snellschen Gesetzes aus der Impulserhaltung wird die tangentiale Komponente (parallel zur Ebene, die die beiden Medien trennt) des Impulses eines Photons nicht geändert, aber was ist die physikalische Erklärung oder Einsicht, um darauf zu schließen?

So steht es in der Arbeit selbst: Translationsinvarianz parallel zur Grenze.
Ja, aber ich weiß nicht, was es genau bedeutet, ob es sich um eine mathematische oder physikalische Eigenschaft handelt.

Antworten (2)

Es ist eine Manifestation von Noethers Theorem.

Kurz gesagt, wenn Sie eine Translationsinvarianz in einer bestimmten Richtung haben, haben Sie eine Impulserhaltung in dieser Richtung.

Durch die Verwendung von Hamilton-Gleichungen können Sie dies sehr einfach beweisen. Angenommen, es gibt eine Translationsinvarianz in ich -te Richtung. Hamiltonian H hängt nicht von dieser Koordinate ab und die partielle Ableitung in Bezug darauf ist Null. Dann:

P ˙ ich = H Q ich = 0

Daher P ich = konst.

In Ihrem Fall hat Hamiltonian eine Translationsinvarianz parallel zur Grenze (es spielt keine Rolle, wo entlang der Grenze gebrochen werden soll, da das Medium einheitlich ist).

Vielen Dank für Ihre Antwort. Der Impuls bleibt erhalten, weil "translationale Invarianz besteht", aber was erlaubt es im Fall der Brechung zu sagen, dass es eine solche Richtung gibt, in der die Translation invariant ist?
Siehe meine Bearbeitung oben

Impuls wird immer so betrachtet, dass nur die senkrechte Komponente wirkt. Dasselbe gilt, wenn Billardkugeln kollidieren.

Der Grund ergibt sich aus der einfachen klassischen Mechanik:

Bei einem Stoß entsteht eine Normalkraft , die immer senkrecht zur Oberfläche (zum Kontaktpunkt) steht. Es kann also nur senkrechte Beschleunigung auftreten, also nur die senkrechte Komponente von v können geändert werden. Und damit nur die senkrechte Impulskomponente, P j = M v j , ist betroffen.

Keine Parallelkräfte bedeutet keine Änderung der Parallelbewegung.

Ja, so wie es in der Reflexion vorkommt. Es ist jetzt ganz klar. Vielen Dank, dass Sie beide geantwortet haben. Da ich CM nicht studiert habe, erscheint mir Steevens Antwort klarer.
Sicher, Stevens Antwort ist körperlicher. Da das Papier, auf das Sie sich bezogen haben, Hamiltonianer verwendete, hielt ich es für nützlich, es in diesem Zusammenhang zu erklären.