Γιατί ένα ελαφρύ κύμα ταξιδεύει πιο αργά μέσω του αερίου από το κενό;
αλληλεπίδραση με ύλη
* κενό: Σε ένα κενό, δεν υπάρχει τίποτα για το φως να αλληλεπιδράσει. Ταξιδεύει απροσδόκητα με τη μέγιστη ταχύτητά του, την ταχύτητα του φωτός σε κενό (περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο).
* αέριο: Σε ένα αέριο, το φως αλληλεπιδρά με τα άτομα και τα μόρια. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις προκαλούν καθυστερήσεις. Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής κατανομή:
1. Απορρόφηση και επανεξέταση:
* Όταν το φως συναντά ένα μόριο αερίου, μπορεί να απορροφηθεί από τα ηλεκτρόνια του μορίου.
* Αυτή η απορρόφηση αυξάνει το ηλεκτρόνιο σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας.
* Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο στη συνέχεια απελευθερώνει γρήγορα την ενέργεια και εκπέμπει εκ νέου ένα φωτόνιο (ελαφρύ σωματίδιο).
* Αυτή η διαδικασία απορρόφησης και επανεξέτασης απαιτεί ένα μικρό χρονικό διάστημα, επιβραδύνοντας το συνολικό ταξίδι του φωτός.
2. Διασκέδαση:
* Το φως μπορεί επίσης να διασκορπιστεί από τα μόρια αερίου, αλλάζοντας την κατεύθυνσή του.
* Αυτή η διασπορά δεν επιβραδύνει απαραιτήτως την ταχύτητα του φωτός, αλλά αυξάνει το χρόνο που χρειάζεται για να ταξιδέψει το φως σε μια συγκεκριμένη απόσταση.
Η επίδραση της πυκνότητας:
* Πυκνότερα αέρια: Τα πυκνότερα αέρια έχουν περισσότερα μόρια σε ένα δεδομένο χώρο. Αυτό σημαίνει περισσότερες αλληλεπιδράσεις και περισσότερες καθυστερήσεις, με αποτέλεσμα μια βραδύτερη ταχύτητα φωτός.
* Λιγότερο πυκνά αέρια: Λιγότερο πυκνά αέρια έχουν λιγότερα μόρια, με αποτέλεσμα λιγότερες αλληλεπιδράσεις και ταχύτερη ταχύτητα φωτός (αν και ακόμα πιο αργή από ό, τι σε κενό).
Σημαντική σημείωση: Η ταχύτητα του φωτός σε ένα αέριο εξακολουθεί να είναι απίστευτα γρήγορη, ελαφρώς πιο αργή από ό, τι σε κενό. Η διαφορά στην ταχύτητα είναι μετρήσιμη αλλά συχνά αμελητέα για καθημερινούς σκοπούς.
