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光速一定の法則と屈折率で光速が遅くなるという
QCD2001の回答
- QCD2001
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まず、「光速一定の法則」なる法則は存在しません。 真空中の光速度を測定したところ、運動状態によらず、光速度が一定であるように見えました。なぜそうなるのかいろいろな人が研究したけれどもわからないので、アインシュタインは「これはそういうものなのだ」と考えることにして、これを理論展開の出発点にすることにしました。 この「光速度が運動状態によって変化しない、ということを理論の出発点とする」という理論展開についての「方針」を光速度不変の原理と呼びます。 これは真空中の光速度の話です。 物質中ではどうかというと、原子と原子の隙間の空間は真空空間ですから、この空間を光は一定の速度で進みます。しかし、光は電磁波つまり電場と磁場とが波として伝搬するものです、電場が伝搬すれば、電気を帯びている電子と反応します。 光子の電場の振動によって電子が振動することにより光子はエネルギーを失って消滅し、電子が振動することで新たに光子が発生する。この光子がまた次の電子を振動させてエネルギーを失って消滅し、振動している電子が新たな光子を発生させる。 これの繰り返しにより光は物質中を進みます。 光子が消滅して発生し、また消滅して発生し、を繰り返すので、物質中を光が進む速度は、測定している物質の塊全体を見ると、当然真空中よりも遅くなります。 物質中を光が進む速度は物質の種類により異なります。波動光学を学習していただくとわかりますが、光の速度が異なる物質の境界面では、波面が一致するような方向に光が屈折します。
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