Γιατί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός;

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός λόγω της θεμελιώδους σχέσης μεταξύ του ηλεκτρικού ρεύματος και του μαγνητισμού που περιγράφεται από τις εξισώσεις του Maxwell.

Ακολουθεί μια απλοποιημένη εξήγηση:

* Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία είναι αλληλένδετα: Η αλλαγή των ηλεκτρικών πεδίων δημιουργεί μαγνητικά πεδία και τα μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία δημιουργούν ηλεκτρικά πεδία. Αυτό δημιουργεί ένα αυτοσυντηρούμενο "κύμα" ταλαντευόμενων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

* ταχύτητα διάδοσης: Η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται αυτά τα κύματα καθορίζεται από τη διαπερατότητα (ε) και τη διαπερατότητα (μ) του μέσου που ταξιδεύουν. Σε ένα κενό, αυτές οι τιμές είναι θεμελιώδεις σταθερές, οδηγώντας στην ταχύτητα του φωτός (c) ως:

* c =1/√ (ε, εμ)

* όπου ε, είναι η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου και μ₀ είναι η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου.

* σταθερή ταχύτητα: Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός ορίζεται από αυτές τις θεμελιώδεις σταθερές, παραμένει σταθερή σε κενό, ανεξάρτητα από τη συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.

Ως εκ τούτου, η ταχύτητα του φωτός δεν είναι ιδιότητα του ίδιου του κύματος, αλλά μάλλον συνέπεια της θεμελιώδους σχέσης μεταξύ ηλεκτρικού ρεύματος και μαγνητισμού και των ιδιοτήτων του μέσου που ταξιδεύει.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα επιβραδύνουν όταν ταξιδεύουν μέσα σε ένα μέσο άλλο από ένα κενό , επειδή η διαπερατότητα και η διαπερατότητα αυτού του μέσου είναι διαφορετικές από αυτές του ελεύθερου χώρου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το φως φαίνεται να λυγίζει όταν εισέρχεται στο νερό ή το γυαλί.