光在水中為什么會(huì)變慢？實(shí)際上,，光在任何透明介質(zhì)中都會(huì)變慢,，這些介質(zhì)除了水之外，還有玻璃,、塑料和空氣等等,。上過上過物理課的我們都知道材料的折射率,，它是用來描述光在這種材料中減速程度的術(shù)語，這種減速是物體在水中看起來彎折的原因,。折射率用n表示,，是一個(gè)總是大于1的數(shù)。材料中的光速就是真空光速除以折射率,，下面這張圖片顯示了常見材料的折射率和光速。

假設(shè)有一塊玻璃,，它的折射率是1.5,，這意味著光在玻璃中的傳播速度僅為2/3C。如果我們向玻璃發(fā)射激光,，則激光首先以速度C傳播直到撞到玻璃表面,。當(dāng)它進(jìn)入玻璃的時(shí)候，光的傳播速度會(huì)減慢成原來的2/3,，并且會(huì)改變方向,。一旦光線到達(dá)玻璃的另一側(cè)，它就會(huì)從玻璃中射出并再次改變方向,，繼續(xù)以光速C傳播,。此外，出射光將與入射光平行,，但路徑稍微向左偏了一點(diǎn)?，F(xiàn)在的問題是，光為什么在進(jìn)入玻璃之后會(huì)減慢,？為何離開后又開始加速,？

兩種常見解釋

我們可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到兩種非常常見的解釋，但它們是完全錯(cuò)誤的,。

第一種解釋雖然是錯(cuò)誤的,，但是它確實(shí)有道理，它是關(guān)于光穿過玻璃時(shí)被粒子散射的想法,。當(dāng)光擊中玻璃中的一個(gè)粒子時(shí),，它會(huì)被散射成另外一個(gè)角度，從而繼續(xù)撞擊另一個(gè)粒子,，并繼續(xù)散射成不同角度,。光在粒子之間總是以光速C傳播，但是當(dāng)光穿過玻璃時(shí),，這個(gè)過程一次又一次地發(fā)生,，此時(shí)光所經(jīng)過的路徑就會(huì)比直線傳播時(shí)更長，而在宏觀上我們將看到它通過直線距離需要更長的時(shí)間,，也就是光會(huì)表現(xiàn)得更慢,。

那么我們?cè)趺粗浪清e(cuò)的呢,？散射并不是一個(gè)精確的過程，光可以從許多方向散射,。它可能會(huì)有一個(gè)更嚴(yán)重的散射,，產(chǎn)生一個(gè)比實(shí)際更長的傳播路徑，因此在這種情況下,，玻璃中的光速會(huì)比實(shí)際慢得多,。此外，無法保證光最終會(huì)與入射方向平行射出,，也就是說就不能遵循我們所觀察到路徑,。相反，它們會(huì)以不同的速度和不同的角度從玻璃中射出,。

第二種解釋是,，光在原子之間仍然以光速C傳播，然而光被原子吸收和重新發(fā)射需要耗費(fèi)時(shí)間,，這有效地使光看起來變得更慢,。這個(gè)想法非常聰明，但它仍然是錯(cuò)誤的,。問題出現(xiàn)在,，當(dāng)一個(gè)光子被原子所吸收時(shí)，該原子并不會(huì)記得原來光子的入射方向,，因此當(dāng)它重新發(fā)射光子時(shí),，它可以向四面八方發(fā)射。最后,，光通過玻璃的通道看起來是模糊一片的,。

更好的解釋方法

以上兩個(gè)想法都不能很好地解釋光變慢的原因，因?yàn)樗鼈兌及压猱?dāng)成粒子來看待,。然而,，如果我們用光波的想法，就能更好地說明光在材料中變慢的原因,。

波有許多屬性,，其中最重要的一個(gè)屬性是波長，第二個(gè)重要的屬性是所謂的疊加,。如果兩個(gè)相同的波排成一列,，使波峰波谷在同一位置，則兩個(gè)波疊加起來的結(jié)果是一個(gè)更高波峰的波,。如果是波峰對(duì)著波谷,，那么疊加之后波就消失了。如果兩個(gè)波的波長不一致,，疊加起來可能會(huì)出現(xiàn)一些不同的形狀,。

現(xiàn)在,，如果一個(gè)波靜止，另一個(gè)波相對(duì)于它移動(dòng)時(shí),，那么它們疊加之后的波也會(huì)進(jìn)行移動(dòng),，但移動(dòng)的速度變慢了。這一點(diǎn)是我們解釋光變慢的重要概念,，可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行證明,。

光是一種電磁波,，當(dāng)它通過玻璃時(shí),，玻璃中的電子會(huì)感受到電磁波的振蕩,，也跟著產(chǎn)生微小的振蕩，從而產(chǎn)生也建立了自己的振蕩的電場,。簡單來說，光的振蕩電場使電子運(yùn)動(dòng),，從而產(chǎn)生第二個(gè)振蕩電場,。兩個(gè)振蕩電場就是兩個(gè)振蕩波，最終結(jié)果是這兩個(gè)波疊加形成一個(gè)波,，根據(jù)上述的重要概念,，新和成的電磁波的移動(dòng)速度要比光速C更慢。當(dāng)光射出玻璃之后,，由于沒有了電子產(chǎn)生的電場的疊加,，光又開始恢復(fù)了以往的速度。