光速度は不変なのでは…？

質問

光の屈折というのは、
光の進む速さが媒質によって異なるために起こる現象だと学校で教わったのですが、
これは光速度不変の原理に反しているのではないでしょうか？

回答No.4

tadys · ベストアンサー

マクスウェルの電磁方程式によれば光（電磁波）の速度Cは媒質の誘電率εと透磁率μから C = １／√(μ*ε) と表されます。
μやεが変化すれば光の速度は変わります。
真空のμとεは一番小さい値になるので真空中の光の速さは一番速い事になります。
また、μやεは静止している人が測定しても移動している人が測定しても変化しないので光の速さは移動しているかどうかに依存しない事になります。
このことはマクスウェルが光の電磁波説を唱えた時から気が付かれていた事です。

回答No.3

debukuro

真空中の光速度が不変である

波の伝搬速度は媒質の密度に依存する
光の媒質は真空なので真空の密度が最も高くなる真の意味の真空中での速度が不変なのです

回答No.2

sanori

こんばんは。

媒質中を通過するときは、媒質中の電子と相互作用をします。
それによって、見かけの光速が遅くなります。

これについて、ファインマン先生の著書での説明を見て感動したことがあります。
（ノーベル物理学賞を受賞した、正しい理論です。）

透明媒質の中を光が通過する際、
媒質の電子と何も相互作用せずに、真空中と同じ速さで素通りする経路もちゃんと存在するのです！
媒質の深さ方向の距離を１，２，３の３段階に分けるとします。

すると、
ａ）素通りする経路、
ｂ）１の深さで散乱される経路、
ｃ）２の深さで散乱される経路、
ｄ）３の深さで散乱される経路、

これらの経路のベクトル（向きは位相を表し、長さは存在確率の平方根を表す）を全部足し算する、
つまり、ａの経路のベクトルにｂ、ｃ、ｄの経路のベクトルを足すと、
まったく散乱されない場合（＝真空の中）に比べて、ベクトルの角度（位相）が多く回転します。

ここで、注意していただきたいのは、
足し算する複数のベクトルは、複数の光を表しているのではなく、１個の光子を表しているということです。
つまり、１個の光が「自分同士で干渉する」ということです。

さて、
多めに位相が変わるということは、（時間の帳尻を合わせて考えると）
それだけ、真空中に比べて、短い距離を進んだのと同じになります。
だから、
同じ時間に短い距離しか進めない　＝　屈折率が大きい
ということなんですね。

長くなりましたが、
媒質中の光速が「遅く見える」のは、媒質の電子と相互作用（散乱）をした結果です。

以上、ご参考になりましたら幸いです。

回答No.1

Tacosan

それは「光速度不変の原理」を勘違いしている.
光速度不変の原理は
「いかなる慣性系から見ても真空中の光速度は等しい」
というものです.