Как свет замедляется в среде, если фотоны НИКОГДА этого не делают?

Первые 1000 человек, перешедших по ссылке, получат 1 месяц бесплатной пробной версии Skillshare
ССЫЛКИ Как Максвелл обнаружил скорость света:    • Why is the speed of light what it is? Maxw...   Почему скорость света не бесконечна?    • Why isn't the speed of light infinite? Wha...   Присоединяйтесь к нашей странице на Patreon для прямого участия:   / arvinash   ГЛАВЫ 0:00 Специальная теория относительности Эйнштейна 1:23 Skillshare: Как сделать такую ​​анимацию 2:40 Почему скорость света постоянна? 4:30 Скорость света меняется, а фотоны — нет 6:05 Почему кажется, что свет замедляется 8:39 Квантово-механическое описание КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ Почему скорость света меняется в разных средах? Или всё-таки меняется? Почему фотоны всегда движутся с одной и той же скоростью, а скорость света меняется. В 1905 году Эйнштейн предложил специальную теорию относительности. Один из постулатов заключался в том, что скорость света в вакууме одинакова, а скорость света постоянна. Но в других средах, таких как вода или стекло, скорость света меняется. Именно поэтому мы видим эффект изгиба, когда опускаем соломинку в стакан с водой, и цветовую гамму, когда свет проходит через призму. Но хотя воспринимаемая нами скорость света меняется, скорость отдельных фотонов, составляющих свет, НЕ меняется. Почему скорость света постоянна? Один из способов объяснить это — обратиться к уравнениям Максвелла. В них утверждается, что скорость света обусловлена ​​свойствами пространства-времени. Поскольку эти свойства не меняются, скорость не меняется. Именно эту логику Эйнштейн использовал при формулировании своей специальной теории относительности. Любой свет, движущийся под углом, меняет направление из-за изменения своей скорости. Например, когда свет переходит из воздуха в воду, он замедляется, продолжая распространяться под другим углом, что приводит к преломлению света, которое и является тем самым искажением, которое вы видите. Но хотя воспринимаемый вами свет замедляется, фотоны, составляющие свет, не замедляются. Свет — это электромагнитная волна. Электромагнитные волны состоят из изменяющихся электрических и магнитных полей. Изменяющиеся электрические поля индуцируют магнитные поля, а изменяющиеся магнитные поля индуцируют электрические поля, и вместе они создают электромагнитные волны. Один квант такой волны — фотон. В отличие от пустого пространства, такие вещества, как вода и стекло, состоят из заряженных частиц. Почему заряженных? Да, они состоят из атомов, а атомы содержат положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные электроны. На заряженные частицы влияют изменяющиеся электромагнитные поля. Мы также знаем из Максвелла, что движение электрических зарядов создаёт собственное электромагнитное поле. В частности, движение электронов создаёт фотоны. Фотоны – это свет, а движение электронов испускает собственный свет. Это индуцированные электромагнитные волны, имеющие разные длины волн. Большинство этих индуцированных световых волн гасят друг друга, за исключением тех, которые движутся в том же направлении, что и исходная световая волна. Каждая из этих индуцированных световых волн, которые, опять же, представляют собой потоки фотонов, распространяется с одинаковой скоростью c. Эта скорость называется их фазовой скоростью. Однако то, что мы фактически видим своими глазами, – это не отдельные световые волны, а их смесь или суммарный световой поток. Другими словами, индуцированные световые волны взаимодействуют с исходной невозмущённой световой волной, проникшей в подложку. Поскольку световые волны имеют разные длины волн, в частях этой суммарной световой волны происходит конструктивная и деструктивная интерференция. И эта суммированная световая волна в стекле и воде распространяется медленнее, то есть МЕНЬШЕ, чем c, максимальная скорость света. Итак, кажущаяся скорость света, то есть то, что мы видим своими глазами, — это групповая скорость, или суммарная скорость волны, которая медленнее c, хотя все отдельные волны движутся с максимальной скоростью. Именно поэтому после того, как свет покидает подложку, не происходит ускорения или разгона отдельных фотонов. Фактически, фотоны всё это время двигались с одной и той же максимальной скоростью. Квантово-механическая картина: В двух словах, суммарная групповая скорость света, в квантово-механических терминах, обусловлена ​​суперпозицией всех возможных путей, по которым может двигаться невозмущенный свет, и его взаимодействиями со всеми атомами среды. #speedoflight Фотон проходит все возможные пути и взаимодействует с каждым атомом, и все рождающиеся индуцированные фотоны. В результате мы видим суперпозицию этих путей и взаимодействий. Эти фотоны, следуя всем возможным путям, в конечном итоге интерферируют друг с другом и другими фотонами, создавая результирующий эффект волны, движущейся медленнее скорости света. Результат идентичен классической картине, которую я описал ранее, но детали отличаются.