为什么在不同介质中的光速不同?

Question

用物理学的角度回答、

Answer 1

光是一种电磁波，在介质中，由于介质本身的电磁作用，对光的传播有阻碍作用，所以光速减慢;不同介质对光的阻碍不同

1850年菲佐用齿轮法测定了光在水中的速度，证明水中光速小于空气中的光速。几乎在同时，傅科用旋转镜法也测量了水中的光速（3/4c），得到了同样结论。在水中，超光速的时候，会发出切伦科夫辐射，就是一道蓝色的光。这一实验结果与光的波粒二象性相一致而与牛顿的微粒说相矛盾(解释光的折射定律时)，这对光的波动本性的确立在历史上曾起过重要作用。1851年，菲佐用干涉法测量了运动介质中的光速，证实了A.-J.菲涅耳的曳引公式。 [玻璃中光速2/3c]

附几个常见光速：
光在水中的速度：2.25×10^8m/s
光在玻璃中的速度：2.0×10^8m/s
光在冰中的速度：2.30×10^8m/s
光在空气中的速度：3.0×10^8m/s
光在酒精中的速度：2.2×10^8m/s

Answer 2

被束缚在原子里的电子可以视为谐振子，回复力就是核的静电引力，其固有频率大略就是电子绕核运动的频率（数量级约是10^17Hz）；这样的电子在外加电磁波的作用下将做受迫振动，稳定后的频率就是外加电磁波的频率（对于可见光，约是10^14Hz）；当受迫振动的频率与固有频率差不多时会发生共振——电子受迫振动的振幅最大；比较上面给出的两种频率值可知可见光在介质中远离共振区，但因紫光比红光的频率更接近固有频率，所以紫光所引起的电子的受迫振幅更大——紫光产生的电极化（大体与正负电荷中心的间距成正比）更大——相应的介电常数ε更大；由麦克斯韦方程组导出的电磁波波动方程给出光速C=(με)^(-1/2)，ε大即意味着C小。注意一般非铁质的介质的磁导率μ几乎就跟真空磁导率一样，它对光速的影响可忽略。同样的道理，不同介质分子的共振频率各不相同，同一频率的光所引起的受迫振幅也不同，相应的介电常数就不同，光速也就不同。

Answer 3

介质分子会在光的电磁场中受迫振动，不同介质振动的情况不同，对光速的影响就不同。

Answer 4

因为固体、液体和气体作为介质，传播速度是不同的。