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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Die Lichtgeschwindigkeit wird durch die Eigenschaften des Materials beeinflusst, das es durchläuft. Die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum beträgt etwa 299.792.458 Meter pro Sekunde (oder etwa 186.282 Meilen pro Sekunde), kann aber verlangsamen, wenn es in ein Material mit einem anderen Brechungsindex eindringt. Zum Beispiel werden Materialien mit einer hohen Dichte, wie Diamant, Licht mehr verlangsamen als Materialien mit einer niedrigeren Dichte, wie Luft. Ebenso können Materialien mit einer komplexen molekularen Struktur, wie Kristalle, auch die Lichtgeschwindigkeit beeinflussen, indem sie es zu Streuung oder Beugung, wie es durch das Material geht.
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