Γιατί η ταχύτητα του φωτός φαίνεται να μειώνεται στα πυκνότερα μέσα;

Η ταχύτητα του φωτός δεν μειώνεται στην πραγματικότητα σε πυκνότερα μέσα. Είναι μια κοινή εσφαλμένη αντίληψη που προκύπτει από το πώς αντιλαμβανόμαστε και μετρούμε την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη. Εδώ είναι μια κατανομή:

Η αλήθεια:

* Η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή σε κενό. Πρόκειται για μια θεμελιώδη σταθερά, περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

* Το φως αλληλεπιδρά με την ύλη. Όταν το φως εισέρχεται σε ένα πυκνότερο μέσο, ​​όπως το γυαλί ή το νερό, αλληλεπιδρά με τα άτομα και τα ηλεκτρόνια σε αυτό το υλικό.

* Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί καθυστερήσεις. Το φως δεν ταξιδεύει πλέον σε ευθεία γραμμή. Αντ 'αυτού, απορροφάται από τα άτομα, που εκπέμπεται ξανά, απορροφάται και ούτω καθεξής. Αυτή η διαδικασία απαιτεί χρόνο, κάνοντας το * να εμφανίζεται * σαν το φως ταξιδεύει πιο αργά.

* Η πραγματική ταχύτητα φωτός δεν αλλάζει ποτέ. Ακόμη και μέσα στο μέσο, ​​το φως ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός, αλλά η διαδρομή που χρειάζεται είναι μακρύτερη και πιο περίπλοκη λόγω αυτών των αλληλεπιδράσεων.

αναλογία:

Φανταστείτε ότι περπατάτε μέσα από ένα γεμάτο δωμάτιο. Δεν μπορείτε να μετακινηθείτε σε ευθεία γραμμή. Πρέπει να πλέξετε γύρω από τους ανθρώπους. Η συνολική σας ταχύτητα μπορεί να φαίνεται πιο αργή, αλλά εξακολουθείτε να περπατάτε με τον κανονικό ρυθμό σας. Η καθυστέρηση προκαλείται από τα εμπόδια, όχι από τη μείωση της ταχύτητας πεζοπορίας σας.

Η έννοια του κλειδιού:Δείκτης διάθλασης

Η "εμφανής" επιβράδυνση του φωτός στα πυκνότερα μέσα ποσοτικοποιείται από τον δείκτη διάθλασης (n) του υλικού. Είναι η αναλογία της ταχύτητας του φωτός σε ένα κενό με την ταχύτητα του φωτός στο υλικό:

n =c / v

Οπου:

* c =ταχύτητα φωτός σε κενό

* V =ταχύτητα φωτός στο μέσο

Ένας υψηλότερος δείκτης διάθλασης υποδεικνύει μεγαλύτερη επίδραση "επιβράδυνσης", που σημαίνει ότι το φως διαρκεί περισσότερο για να διασχίσει μια δεδομένη απόσταση σε αυτό το μέσο.

Συμπερασματικά:

Ενώ φαίνεται ότι η ταχύτητα του φωτός μειώνεται στα πυκνότερα μέσα, η πραγματική ταχύτητα φωτός παραμένει σταθερή. Η αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη δημιουργεί καθυστερήσεις και αλλάζει τη διαδρομή του φωτός, οδηγώντας σε αντίληψη για βραδύτερο ταξίδι. Ο δείκτης διάθλασης ποσοτικοποιεί αυτό το αποτέλεσμα "επιβράδυνσης".