2022/11/19

どうして光の速度は水中やガラス中で遅くなるのか

昔から水中やガラス中で光の速度が遅くなる理由を考えていて納得が行く答えを見つけられずにいたのですが、Yahoo!知恵袋(物理学)で同じ質問が出て、ふとチェレンコフ光はどうして発生するのかで作成した図を思い出して、どうして235Uや239Puは核分裂が起きやすいのかの時と同様に脳内に稲妻が走ったので、ブラックホールカテゴリーで展開している独自理論(?)と同様、将来的に「ほら、俺が言っていた事が正しかったじゃないか!!」といやみったらしく言えるようにするために、今のうちにここで記しておきたいと思います(笑)

光が水中やガラス中で速度で速度が遅くなるのは、水中やガラス中の何かに光子が吸収されて再放出されて、この吸収と再放出の時間差によって遅くなるしかないという事は昔から考えていたのですが、もし原子や分子が光子を吸収して再放出すると考えると、どうしても吸収と再放出出来るエネルギーが限られるため、水やガラスのようにほぼ全ての可視光帯の光を規則正しく遅らせる事は出来ないので行き詰まっていました。

そこで、チェレンコフ光はどうして発生するのかで作成した図を思い出して、仮想電子対が光子の吸収と再放出を行うようにし、仮想電子対が対消発生中に光子を吸収し、対消滅した時に光子を再放出するようにすれば、仮想電子対のエネルギーは不確定なので、具体的に光子がどうやって吸収と再放出するかは分からないけれど、吸収と再放出される光子のエネルギーを連続化出来るのではないかとひらめきました。

また、仮想電子対による光子の吸収と再放出では、光子の運動量は基本的に保存されるから光はまっすぐ進むとすれば良いのではないでしょうか。

ただし、エネルギーと時間の不確定性関係を考えると、エネルギーが低い赤の方が吸収と再放出の時間差が長くなってエネルギーの高い青よりも赤のほうが遅くなることになり、この事は現実と正反対の結果になるので気持ちが悪いのですが、青い光のほうが赤い光よりも寿命が長い仮想電子対に吸収され、光子の吸収から再放出までの時間差が大きいという事にしてもらえないでしょうか。