Wenn Licht in ein anderes Medium als ein Vakuum eintritt, verlangsamt es sich. Wenn Licht das Medium verlässt und wieder in das Vakuum eintritt, beschleunigt es sich wieder. Wo kommt die Energie, die das Licht beschleunigt?
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Die Lichtenergie ändert sich nicht, wenn sie in ein Medium eindringt oder ein Medium verlässt. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch abhängig von den Eigenschaften des Mediums, durch das sie sich bewegt. Wenn Licht ein anderes Medium als ein Vakuum betritt, interagiert es mit den Atomen oder Molekülen im Medium, wodurch es sich verlangsamen lässt. Wenn es das Medium verlässt und zurück in ein Vakuum geht, interagiert es nicht mehr mit diesen Partikeln, so dass es sich bis zu seiner ursprünglichen Geschwindigkeit im Vakuum zurückbewegt. Diese Geschwindigkeitsänderung verstößt nicht gegen das Gesetz der Energieerhaltung, da die Energie des Lichts während des gesamten Prozesses konstant bleibt. Die Energie eines Photons, des Teilchens, das Licht als bestehend betrachtet werden kann, wird allein durch seine Frequenz oder Wellenlänge bestimmt. Da sich also die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium ändert, muss sich auch seine Frequenz oder Wellenlänge ändern, um dieselbe Energie zu erhalten.
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Warum beeinflussen bestimmte Materialien die Lichtgeschwindigkeit?
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Um dies zu beantworten, müssen wir jetzt ein paar Konzepte zuerst zu löschen. Licht funktioniert nicht in einer Weise, die Sie erwarten würden, ein Tag zu Tag Welle zu funktionieren. Zum Beispiel, Schallwellen haben unterschiedliche Geschwindigkeiten in verschiedenen Medien. Der Mechanismus, der dies möglich macht, ist NICHT das gleiche wie der Mechanismus, der Licht hat "verschiedene Geschwindigkeiten" durch verschiedene Medien. Nun, lassen Sie uns zunächst untersuchen, wie Licht durch transparente Objekte reist. Licht besteht aus kleinen Paketen von Energie, genannt "Photonen". Nun, die Geschwindigkeit, die diese Photonen reisen im Universum ist immer die gleiche in jedem Fall. Diese Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum. Also, was passiert, wenn Licht eintritt sagen, Glas? Nun, Atome in diesem Stück Glas, speziell Elektronen absorbieren diese Photonen und gehen in eine höhere Umlaufbahn um den Kern. Nach ein wenig Zeit, sie spontan emittieren ein Photon und Tropfen in ihren Umlaufbahnen. Dies passiert für eine Weile, wo diese Photonen absorbiert werden, von der Elektronen für eine andere Menge von Zeit gehalten, die niedriger sind.
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