Usuari:Mcapdevila/Velocitat de la llum en un medi material

La velocitat de la llum en un medi material depèn de l'estructura molecular del medi, en particular de les seves propietats electromagnètiques, la permeabilitat elèctrica i la permeabilitat magnètica. Aquestes propietats poden presentar valors diferents per a diferents longituds d'ona o freqüències de la llum incident, de manera que normalment la velocitat de la llum en un medi dependrà de la longitud d'ona (aquesta és la causa per la qual la llum blanca en travessar un medi pateix dispersió cromàtica).

Macroscòpicament la llum pot ser tractada com una ona tal com suggereix l'electrodinàmica encara que en certs casos presenta un comportament corpuscular o de partícula. Aquest comportament corpuscular va ser establert per Einstein en la seva interpretació de l'efecte fotoelèctric: aquest treball va establir que la llum es pot considerar formada per partícules quàntiques anomenades fotons. La velocitat dels fotons en el buit és de 299.792.458 m/s, però, aquesta velocitat es redueix depenent del material pel qual es propaga.

Propagació de la llum en un medi material

Quan la llum travessa un medi pertorba electromagnèticament el material, i crea ones electromagnètiques secundàries que interfereixen amb la primera. Encara que la velocitat de fase de la llum en un medi material és c (la velocitat de la llum en el buit), la velocitat de grup de l'ona lluminosa en un medi material generalment és menor que la velocitat de la llum en el buit.

Cada fotó individual es mou a l'interior de la matèria a la velocitat de la llum en el buit, però dins del medi es creen nous fotons per emissió i es destrueixen per absorció, i el que observem com a llum propagant en un medi és l'efecte combinat de tots aquests fotons. Això explica com tot i que cada fotó individual es mou a una velocitat c l'efecte combinat de tots ells es propaga a una velocitat menor.

Nota:

[la llum sempre es comporta com a llum. Encara que la podem estudiar unes vegades com a partícula i altres com a ona, la llum no canvia de naturalesa pel simple fet d'interaccionar amb la matèria. La llum és un camp electromagnètic i com a tal interacciona amb altres camps electromagnètics com els produïts pels electrons dels àtoms dels materials que travessa. Aquesta interacció és la que redueix la seva velocitat.]

Taula de velocitat de la llum per a diferents materials

La velocitat de la llum es representa:

$\,c$ : per a la velocitat de la llum en el buit
$\,v$ : per a velocitat de la llum en el medi (aigua, vidre, etc.), Segons taula:

Material	Índex de refracció	Velocitat m/s	Notació
Buit $_{(1)}$	1	299.792.458	$\,m\,_{0}$
Aire $_{(2)}$	1,00029	299.705.543	$\,m\,_{1}$
Diòxid de carboni	1,0004	299.672.589	$\,m\,_{2}$
Gel	1,31	228.849.205	$\,m\,_{3}$
Aigua (a 20 °C)	1,333	244.844.349	$\,m\,_{4}$
Acetona	1,36	220.435.631	$\,m\,_{5}$
Alcohol etílic	1,36	220.435.631	$\,m\,_{6}$
Solució de sucre (30%)	1,38	217.240.912	$\,m\,_{7}$
Fluorita	1,434	209.060.291	$\,m\,_{8}$
Glicerina	1,473	203.525.090	$\,m\,_{9}$
Benzè	1,501	199.728.486	$\,m\,_{10}$
Solució de sucre (80%)	1,52	197.231.880	$\,m\,_{11}$
Quars	1,544	194.166.099	$\,m\,_{12}$
Robí	1,767	169.661.832	$\,m\,_{13}$
Diamant	2,417	124.034.943	$\,m\,_{14}$
$(1)$ El concepte buit no és sinònim de res, veure matèria fosca.
$(2)$ A condicions normals de pressió i temperatura.
Veure més: Índex de refracció

La Radiació de Txerenkov és generada pel pas de partícules - que travessen un medi material a una velocitat superior a la què la llum pot arribar en aquest medi material [Vegeu velocitats i materials en requadre]

La Teoria de la Relativitat sosté que en el buit, absolutament res no podria superar la velocitat de la llum $\,C\,\,$ .

No obstant això, en un experiment de recent data estaria per confirmar-se que seria possible per a la velocitat agrupada, que la llum pugui excedir $\,C\,\,$ . Un experiment va fer que la velocitat agrupada de raigs làser viatgés distàncies extremadament curtes a través d'àtoms de cesi a $\,300\,\,x\,\,C$ .^{[cal citació]} No obstant això, no és possible utilitzar aquesta tècnica per a transferir informació més ràpid que $\,c$ : la velocitat de la transferència d'informació depèn de la velocitat frontal (la velocitat a la qual el primer increment d'un pols sobre zero la mou endavant) i el producte de la velocitat agrupada i la velocitat frontal és igual al quadrat de la velocitat normal de la llum en el material.

Vegeu també