光速というのは常に一定なのですか？

質問

例えば水の中を通る時や、暗い場所や明るい場所などでも速度は一定なのですか？

回答No.5

cyototu · ベストアンサー

http://ja.wikipedia.org/wiki/チェレンコフ放射

を見て下さい。光の速度が水の中では遅くなることによって起こる現象です。

このチェレンコフ放射はそんなに珍しい現象ではなくて、質問者さんも普段から見ているはずです。船が水面を走っている時にその先頭から三角波が出ていますね。実はもし船が水面の波の進む早さよりも遅く走ると三角波は出ません。チェレンコフ放射も同じで、放射粒子の速度が、遅くなった光の早さより速く動いた時にだけ出て来る三角波のことです。

ジェット機も音速より速く走ると三角波がでます。これが所謂音速の壁を破った時に出るショックウェーブのことです。

このように、物体が媒質中をその媒質の中を伝わるときの早さより速く走ると、三角波が出て、物体のからチェレンコフ放射によって媒質に大きくエネルギーが流れてしまいます。そこで、その速度を保つには大変なエネルギーを、燃料を燃やすなどして注入してやるが必要になります。ですから、ボーイング７４７やエアバスなどの民間ジェット機は音速より少し少なめの速度で飛んで、燃料の節約をしているのです。

貴方の質問から、何で超音速の旅客ジェット機がなかなか運航されないか、また、コンコルドなどのように運営しても採算が取れなかったのは何故なのかと言う、一見関係ないことが判るようになりましたね。

回答No.6

cyototu

＃５です。
そこで紹介した

http://ja.wikipedia.org/wiki/チェレンコフ放射

の部分をクリックしても、チェレンコフ放射の項が出ないことに気付きました。先ず、

http://ja.wikipedia.org/wiki/

を開けて、記事表示の部分に
　　　　　チェレンコフ放射
を打ち込んで下さい。

回答No.4

sanori

こんばんは。

物質というものは、原子でできています。
原子があるということは、電子の雲があるということです。

光の粒子（光子あるいはフォトンと呼ばれる）は、電子と相互作用をします。
（「相互作用」は、化学でいうところの化学反応のようなものだと思ってください）

物質中を光が透過するとき、光の速さは遅く「見え」ます。
「見える」と言った理由は、光速は、基本的には不変だからです。

「物質」の一つである水の中を光が透過するとき、光は水の分子の電子と相互作用をします。
相互作用をした結果、何が起こるかというと、
光の位相（波の山や谷のことだと思ってください）がずれます。
どういうずれ方をするかというと、
相互作用をしない場合よりも、位相が多く進みます。
（ストップウォッチで６０秒ちょうどで止めようとしたのに、７０秒のところで止めてしまった、というイメージです。）
位相の進みと「つじつまを合わせる」ためには、物質内での光の波長を短くしなければいけません。
周波数（振動数）は変わることができないので、波長が短くなるためには、光が遅く「見え」なければいけません。
その結果、光は遅く「見える」ということになるわけです。

「屈折率は光速の比」という定義がされますけれども、
実は、元々「屈折率とは位相を余分に進める度合い」のことなんですね。

まとめ
・光速は基本的に不変である。
・物質中では、電子との相互作用により、光の位相の進みが速くなる
・だから、つじつま合わせのために、光速が遅く「見える」
・位相の進み方の度合いが屈折率

＞＞＞例えば水の中を通る時や、暗い場所や明るい場所などでも速度は一定なのですか？

・水の中では、光速は遅く「見え」ます。
・「暗い、明るい」は、電子とは無関係なので、光速（の見え方）に影響を与えません。

以上、ご参考になりましたら。

回答No.3

doi3desu

たくさん書いてもいいけど、多くを知りたいのなら、　"光速不変　屈折"　で検索すると、易しいものから、難解な説明まであります。

回答No.2

debukuro

光速度が一定というのは真空中でのことです
真空の密度（というのは変ですが）が低いほど遅くなります
例えば
ダイヤモンドは通常の透明物質では最も真空の密度が低いそうで光速度は真空中の６０％しかないそうです

回答No.1

ozunu

媒質によって、速度は変わります。そのため、「屈折」という現象が起きます。