非真空環境中光速的形成原理
光速在真空中的速度我們已經知道,根據相對論理論,光速在真空中受到引力場的影響,引力場可以影響光線的方向甚至速度大小。除此之外,應該沒有能影響光子速率的事物了。但是,我們知道,光子在非真空環境中速度是小於真空中的速度的,說明非真空環境可以影響我們感覺的光速,究竟是怎麼影響的呢?
光線進入水中或玻璃中,存在一個折射率,基本等效於光線方向的轉折幅度。折射率越大,光線在這種物質中運行的速度就越慢。光線在介質中運動,速度變慢的本質是,光線在介質中被迫走了曲線,光線實際速度並沒有變化。光線在介質中曲線的彎折程度與折射率成正向關係,折射率越大,光線在介質中運動的曲折程度就越大。
也就是光線穿越透明物質,不可能走直線的,光線必然會與組成透明物質的原子或分子相碰撞的,從而走了一條曲折之路。這自然是物質密度會影響光線折射率的原因,物質密度會影響碰撞頻率以及碰撞的角度,雖然碰撞頻率不會影響光速,但是碰撞角度會影響透明物質中的光速。
我們隔著玻璃看東西,感覺幾乎與沒有任何異常,這顯示光線進入玻璃折射以後,並沒有順著折射後的方向直線前進。如果其在玻璃內順著折射方向直線前進的話,我們隔著玻璃看到的事物就會與實際的位置有位移。但是我並沒有這樣的感覺,這說明光線進入玻璃後,並不是沿著折射後的方向直線前進,而是曲折前進,最終傳出玻璃的那一刻,又通過折射現象回歸進入玻璃前的方向上或位置上。