質問: 光の速度は不変なのに物質中ではなぜ変わるのですか 光の速度は観測系に関係無く一定だと良く書いてあります。しかし物質中では(例えば水中)遅くなります。こんなに絶対的な光速度が物質中では簡単に速度が変わる理由が解りません。方程式で波長が短くなるからという説明ではどうもピタッときません。一つ一つの粒子にぶつかりながらも一部は元の速度で物質内を駆け抜けると思うのですが・・・ 物質に分極のエネルギーを配達している間に時間がかかるというのも 平均的なエネルギーの移動はそのとうりかも知れませんが、薄まっても前に走る光のエネルギーがあってもおかしくないと思って悩んでいます。ご回答よろしくお願いします。
回答: 物質の中を通って出てくる光は、もとの光そのものでは ありません。光子が物質と相互作用して、吸収されたり 新たな光子が放出されたりしながら出てくるのです。 物質中でも、光子が移動している速度は変化していま せん。 ただし、これら過程によって、光の位相は変化しま す。 「物質中で光が遅くなる」というのは、こういった微視 的な現象を無視して、物質に入る光、そこから出てくる光 の位相を比較してみたときに、物質中での光の速度が遅く なると考えて計算した位相の変化と同じになるということ です。つまり、見かけ上光が遅くなったに過ぎません。 ということで、特殊相対論の光速度不変の原理と、 幾何光学(高校の物理で習う範囲の光学)における 物質中の光速度の変化は矛盾していません。 ファインマン物理学に詳しい説明がかかれていますので、 興味があるなら読んでみてください。