光の屈折について

質問

とりあえず波の方でですけど、光の屈折は分子の
偏極の電場の影響を受けて屈折する事はわかった
のですけど、その先の偏極による電場の影響がど
う電磁波に作用し、速度を遅くさせるのかがわか
りません。
何が原因で光の速度を遅くさせるのかどうか教え
て下さい。

回答No.1

noname#11476 · ベストアンサー

簡単には、
１．光の電場によって分子なり原子なりが振動します。
２．その分子、原子の振動により電磁波が放射されます。
　　このとき、元の光の振動よりも位相がずれて振動します。
　　（応答速度の問題です）
３．元の光と分子、原子による振動によって発生した光が合成されます。
４．合成後の波の位相は元の位相よりも遅れます。
これが、光の位相速度が遅くなる理由です。

補足

もうちょっと詳しくお願いします。

あと、波を重ね合わせてもそれぞれの速度は
変わらないので、分離してしまうのではない
のですか？

回答No.2

noname#11476

>と、波を重ね合わせてもそれぞれの速度は変わらないので、分離してしまうのではない
疑問点がどこにあるのかわからなかったのですが、光に限らず２つの波があり、その進む速度が同じで、振動数も同じ、位相だけが異なるような状態を想定します。
この２つの波を重ね合わせると、位相のずれた波となります。
式の上では、波は簡単にはsin関数で表され、２つの波の位相差がφとすると、

波1=sin(ωt)
波2=sin(ωt+φ)

合成された波は、
sin(ωt)+sin(ωt+φ)
となります。
この関数を計算すると、位相は元の波よりも遅れた波となります。

上記のモデルは、本格的に計算するには分子、原子の分極を「双極子モーメント」で表し、結構ややこしい計算をして答えを求めます。
とはいえ、考え方の基本は説明したとおりの簡単なものです。
とても詳しい計算仮定はここでは説明しきれませんので（教科書になってしまう）、ご興味がおありでしたら専門書の方を一度ごらんになってみて下さい。
一番簡単なのは１次元の電子振動子の運動方程式を立てて計算するものです。

お礼

どうもありがとうございました。
ファインマン物理学(4)の電磁気学だったかで
載っていました。
分極の調和振動子の重ね合わせでできる場自
体が光の電場になるようでした。
物質外部の光とは重ね合わさないようでした。

どうもありがとうございました。