¿Cómo puede cambiar la velocidad de la luz en el medio cuando sabemos que siempre es igual a ccc? [duplicar]

¿Cómo puede cambiar la velocidad de la luz en el medio cuando sabemos que siempre es igual a C ? Si decimos que la velocidad de la luz está cambiando en el medio, contradeciremos la ley de la relatividad especial de Einstein.

¡No sabía que sabía eso! ;-) Pero no es cierto: la luz siempre viaja a C en el vacío, pero en todos los demás medios su velocidad < C .

Respuestas (3)

James y Griffiths, Am J Phys 60 , 309-313 1992, tratan la transmisión y la reflexión de una onda em plana que normalmente incide sobre un medio transparente. Utilizando un enfoque perturbativo, argumentan que el campo eléctrico incidente polariza el medio, los dipolos oscilantes asociados con esta polarización irradian da lugar a un campo eléctrico adicional, que a su vez da lugar a una polarización adicional... la "radiación de muchos dipolos moleculares inducidos conspira para producir una sola onda que se propaga a la velocidad reducida".

Este es el modelo físico clásico; Las ondas de Fresnel, además de la física de las ecuaciones de Maxwell. No explica (ni siquiera usa) los fotones.
Lo siento, sí, tienes razón, este es el modelo clásico.

La velocidad media cambia porque los fotones se dispersan de los átomos en el medio, lo que hace que su camino sea más largo. Sin embargo, la velocidad momentánea es siempre igual a C .

Cuando dices dispersión, ¿sería como moverse de un lado a otro entre los átomos a medida que cruza el medio? Siempre me he preguntado si alguna vez se ha comparado el tiempo y un camino como ese. ¿Hay algún experimento en alguna parte que se haya llevado a cabo?
Como esta respuesta proviene de Photon, seguramente es información de primera mano.
Este es un modelo muy engañoso. Por ejemplo, sugiere que los fotones cambian de dirección aleatoriamente cuando rebotan en los átomos (lo que les haría olvidar rápidamente su dirección original), mientras que en realidad se propagan en línea recta. Tampoco explica el caso. norte < 1 , que se ha observado.
La forma de dispersión dentro de los medios debe preservar la coherencia óptica o, de lo contrario, la imagen se pierde, ¡y los medios ya no son transparentes!
@knzhou: Tienes toda la razón, gracias por tu comentario

Los materiales transparentes (vidrio, aire) transmiten imágenes; si la imagen está distorsionada o borrosa, sabemos que el material está alterando la coherencia de la información óptica. Es decir, lo que empezó en el principio no ha llegado todo al mismo tiempo. Con suficiente distorsión la imagen se pierde por completo.

Entonces, ¿qué se requiere para que un medio transparente transmita con éxito una imagen? Dado que la luz es una onda física, el medio transparente debe preservar la coherencia de la información de fase de la luz. En un vidrio típico, el frente de fase se ralentiza ligeramente mientras viaja a través del vidrio; esta desaceleración está codificada en el índice de refracción, norte = C / v .

Si el material absorbe algunas frecuencias, el material parecerá estar coloreado; un fotón que es absorbido (dependiendo de la estructura del nivel de energía) puede volver a emitirse, pero esto será (a) en un tiempo aleatorio más tarde, y (b) en una dirección aleatoria. ¡No hay imagen para este color! Hay una excepción: la emisión estimulada, que es la clave para construir un láser. Pero no es así como se transmiten las imágenes en un material pasivo.

El proceso que transmite las imágenes se puede resumir como Coherent Forward Scattering: Coherente, porque de lo contrario se reduce la integridad de la imagen; Adelante, porque la imagen se transmite en esta dirección, a través del material; y Scattering, el mecanismo generalizado restante disponible a nivel cuántico.

El resultado es bastante parecido al modelo de ondículas de Huyghen para la transmisión de luz: los fotones son las ondas que se dispersan coherentemente y, debido a que son coherentes, pueden interferir tanto de manera constructiva como destructiva para mantener la coherencia del frente de fase general.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El frente de onda se ralentiza en el medio debido a la dispersión frontal coherente de los fotones; esto retarda ligeramente el frente de onda, aunque los fotones siguen viajando a C

Es la interferencia la que reduce la velocidad de fase a través del material; los fotones individuales continúan "moviéndose" a la velocidad de la luz, C , pero el movimiento efectivo del frente de fase se ralentiza.

Richard Feynman dedica un tiempo a esto en sus conferencias sobre QED: The Strange Theory of Light and Matter

Tomado prestado en parte de mi respuesta a ¿ Por qué no todo es transparente?

¿Cómo puede cambiar la velocidad de la luz en el medio cuando sabemos que siempre es igual a ccc? [duplicar]
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