光进入介质后为何会减速

　　光在水中为什么会变慢？实际上，光在任何透明介质中都会变慢，这些介质除了水之外，还有玻璃、塑料和空气等等。上过上过物理课的我们都知道材料的折射率，它是用来描述光在这种材料中减速程度的术语，这种减速是物体在水中看起来弯折的原因。折射率用n表示，是一个总是大于1的数。材料中的光速就是真空光速除以折射率，下面这张图片显示了常见材料的折射率和光速。
　　假设有一块玻璃，它的折射率是1.5，这意味着光在玻璃中的传播速度仅为2/3C。如果我们向玻璃发射激光，则激光首先以速度C传播直到撞到玻璃表面。当它进入玻璃的时候，光的传播速度会减慢成原来的2/3，并且会改变方向。一旦光线到达玻璃的另一侧，它就会从玻璃中射出并再次改变方向，继续以光速C传播。此外，出射光将与入射光平行，但路径稍微向左偏了一点。现在的问题是，光为什么在进入玻璃之后会减慢？为何离开后又开始加速？
　　两种常见解释
　　我们可以在互联网上找到两种非常常见的解释，但它们是完全错误的。
　　第一种解释虽然是错误的，但是它确实有道理，它是关于光穿过玻璃时被粒子散射的想法。当光击中玻璃中的一个粒子时，它会被散射成另外一个角度，从而继续撞击另一个粒子，并继续散射成不同角度。光在粒子之间总是以光速C传播，但是当光穿过玻璃时，这个过程一次又一次地发生，此时光所经过的路径就会比直线传播时更长，而在宏观上我们将看到它通过直线距离需要更长的时间，也就是光会表现得更慢。
　　那么我们怎么知道它是错的呢？散射并不是一个精确的过程，光可以从许多方向散射。它可能会有一个更严重的散射，产生一个比实际更长的传播路径，因此在这种情况下，玻璃中的光速会比实际慢得多。此外，无法保证光最终会与入射方向平行射出，也就是说就不能遵循我们所观察到路径。相反，它们会以不同的速度和不同的角度从玻璃中射出。
　　第二种解释是，光在原子之间仍然以光速C传播，然而光被原子吸收和重新发射需要耗费时间，这有效地使光看起来变得更慢。这个想法非常聪明，但它仍然是错误的。问题出现在，当一个光子被原子所吸收时，该原子并不会记得原来光子的入射方向，因此当它重新发射光子时，它可以向四面八方发射。最后，光通过玻璃的通道看起来是模糊一片的。
　　更好的解释方法
　　以上两个想法都不能很好地解释光变慢的原因，因为它们都把光当成粒子来看待。然而，如果我们用光波的想法，就能更好地说明光在材料中变慢的原因。
　　波有许多属性，其中最重要的一个属性是波长，第二个重要的属性是所谓的叠加。如果两个相同的波排成一列，使波峰波谷在同一位置，则两个波叠加起来的结果是一个更高波峰的波。如果是波峰对着波谷，那么叠加之后波就消失了。如果两个波的波长不一致，叠加起来可能会出现一些不同的形状。
　　现在，如果一个波静止，另一个波相对于它移动时，那么它们叠加之后的波也会进行移动，但移动的速度变慢了。这一点是我们解释光变慢的重要概念，可以通过数学计算进行证明。
　　光是一种电磁波，当它通过玻璃时，玻璃中的电子会感受到电磁波的振荡，也跟着产生微小的振荡，从而产生也建立了自己的振荡的电场。简单来说，光的振荡电场使电子运动，从而产生第二个振荡电场。两个振荡电场就是两个振荡波，最终结果是这两个波叠加形成一个波，根据上述的重要概念，新和成的电磁波的移动速度要比光速C更慢。当光射出玻璃之后，由于没有了电子产生的电场的叠加，光又开始恢复了以往的速度。