這裡講的是一個單頻光變為另一個單頻光。把很多單頻光混在一起變為混頻光,或者把混頻光分解為很多單頻光,光頻率看起來也改變了,但它們不是問題里提到的光頻改變。
單頻光看起來是這樣的:

它是一個余玄函數:y=Acos(ωt),這裡ω是光的頻率,A是幅值,t是通過介質的時間,y是光的電磁波強度。
一個單頻光變為另一個單頻光的意思就是:一束單頻光y1=A1cos(ω1t)通過介質後,變為另一束單頻光y2=A2cos(ω2t),這裡ω1≠ω2。
非線性介質是啥意思?用中學水平解釋非線性:y=kx是線性函數,而y=kx2是非線性函數。介質是啥?光透過玻璃,玻璃就是介質。玻璃是線性介質還是非線性介質?透過玻璃光只會變暗不會變色,說明玻璃前的單頻光y1=A1cos(ω1t),經過玻璃後變為y2=kA1cos(ω1t)了。注意,因為沒變色,所以頻率還是ω1。亮度變小了,所以k是小於1的數。於是就有y2=ky1,這是一個線性函數,所以玻璃就是線性介質了。
如果有一種介質,它是y2=ky12,那麼它是非線性介質了。代入y1得到
y2=kA1cos2(ω1t)=2kA1cos(2ω1t)+1
注意y2頻率改變了,由ω1變為2ω1。由此證明,非線性介質可以改變頻率。