物質中の光が進む速度について

物質の屈折率nとすると、物質中の光が進む速度vは光速cを用いて、「v=c/n」で表現されます。

物質内で光が進む速度の定性的な解釈として、
ミクロなレベルでみると、光子は物質内でも光速cで進むが、
物質の電子等に吸収・放出される間は、光速cで進むことができず、
その結果、光波の速度が真空中の光速より遅くなるという説明を見たことがあります。

質問事項としては、下記になります。
・上記説明は正しいのでしょうか？
・間違っているとすると、光波の進行速度は厳密に「v=c/n」と考えてよいのでしょうか。
・正しいとすると、「v=c/n」より早く進む(吸収・放出された回数が少ない)光子と、
遅く進む(吸収・放出された回数が多い)光子が出てくると考えて良いのでしょうか。
確率的にはあり得ないかもしれませんが、「v=c」で通過する光子もあり得るのでしょうか。

どうぞよろしくお願い致します。

No.3 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/09/22 13:53

＞上記説明は正しいのでしょうか？

だいたいあっていると思いますよ。
分極(誘電率)と電子の光子の吸収/放出の関係に関することは
「仮想遷移」をキーワードに調べることを
お勧めします。私も突っ込んだ数式レベルではよくわからんです(^^;

ANO1さんのおっしゃっているのは「実遷移」なので
別の話です。

この回答へのお礼

お礼が遅くなり大変申し訳ございませんでした。
ご回答頂き誠にありがとうございました。
仮想遷移について調べる過程の中で、ポラリトンという概念を見つけ、
これが疑問を解消する鍵になるのではないかと考えています。
https://en.wikipedia.org/wiki/Polariton

お礼日時：2016/12/23 11:11

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2016/09/21 18:43

逆に見て、真空中の速度と物質中の速度の比を屈折率とする、

これが正解かと思います。

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/09/21 17:17

啓蒙書もよいのですが、しょせん啓蒙書にしかすぎません。

　ちゃんとマックスウェルの記述などを勉強すること。

正確には、物質の誘電率に依存すると考えるべきです。
屈折率から光速を説明するのは、いくら何でも逆でしょう・・・
　/ / / / / / /
／／／／／／
と光が曲がるのは、あなたが運動会で並列行進しているとき、あるラインで歩く速度を遅くすると、列全体が曲がりますよね。

光が屈折するのは、光の速度が変わるからで、光化屈折するから曲がるのではない。

＞物質の電子等に吸収・放出される間は、光速cで進むことができず、
　光は電磁波ですから、電場が変化するとそれを打ち消すよう磁場が変化する。磁場が変化すると、電場が変化する・・・それが伝わる。
　物質が存在すると、そのいわば慣性でその変化のタイミングが遅れる。

　物質に吸収はされません。
？そのあとどちらに放出されるの
？振動数/波長によって共鳴がないと吸収も放射もない。
　光=電磁波は、振動数がみな違う。それに共鳴するなんてありえない。
　光子に例えると、直径が何十メートルもの長波の光子もあれば、数マイクロの極超短波、可視光のようにもっと小さいものもある。共鳴するためには少なくともその大きさないと。そもそも、光の速度は波長に依存しないし・・

光速 - Wikipedia( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%80%9F … )