광속불변의법칙이라고 하는데 왜 굴절이 일어나는건가요?

Question

빛의속도는 변하지않는다는데 빛이 굴절된다는건 속도변화가 있다는거아닌가요?

문득 궁금해져서 질문합니다. 감사합니다.!

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

굴절이 되어도 속도가 변하지는 않습니다. 블랙홀에서 빛이 휠 때와 비슷하지 않을까 생각하시는것 같은데 전혀 다릅니다.

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Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

진공에서의 광속은 불변이며 관찰자의 이동 속력에 영향을 받지 않습니다.

하지만, 매질이 있는 공간에서 빛은 매질에 흡수되고 방출되기도 합니다.

즉, 빛이 물이나 유리 같은 매질을 통과할 때 가장 먼저 만나는 원자가 빛을 흡수하고, 흡수한 빛을 다시 방출하고 그 다음 원자가 다시 빛을 흡수하고 흡수한 뒤 또 다시 방출하기를 반복합니다. 이와 같은 일이 반복되면서 빛이 물이나 유리와 같은 매질을 통과하기 때문에, 빛이 흡수되고 방출되는 시간만큼 느려지는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

광속불변의 법칙이란 물체의 운동 상태와는 무관하게 빛의 속도는 항상 일정하다는 물리학의 법칙입니다. 이 법칙은 상대성 이론의 핵심 원리 중 하나이며, 막대한 양의 실험적 증거를 통해 입증되었습니다.

그러나, 이 법칙은 빛이 진행하는 매질이 진공일 경우에만 성립하며, 매질에 따라 빛의 속도가 다르게 나타날 수 있습니다. 이런 경우, 빛이 매질 내에서 굴절됩니다.

물과 같은 매질에서 빛은 속도가 느려지기 때문에 굴절되는데, 이 때 굴절된 각도는 빛의 속도 비율과 매질 내에서 빛이 진행하는 각도에 영향을 받습니다. 이를 스넬의 법칙이라고 합니다.

따라서, 광속불변의 법칙은 빛이 진행하는 매질이 진공이 아닌 경우에는 성립하지 않습니다. 물론, 대부분의 상황에서는 공기나 물과 같은 매질 내에서의 빛의 속도 변화는 무시할 수 있을 만큼 작지만, 고체 물질이나 유체 중에서 빛이 진행하는 경우에는 굴절이 일어납니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.빛이 굴절(refraction)될 때는, 물질의 밀도가 달라질 때 빛이 빠르기와 방향을 바꾸는 것입니다. 이러한 굴절은 빛의 속도가 변하는 것이 아니라, 빛이 통과하는 매질의 밀도가 바뀌어서 발생합니다.

빛의 속도는 공간의 성질에 의해 일정합니다. 즉, 빛의 속도는 공기, 물, 유리 등의 다양한 매질에 따라 다르지만, 특정한 매질에서의 빛의 속도는 변하지 않습니다. 그리고 빛이 투과하는 매질에서 속도와 방향이 변하게 되면, 이로 인해 빛은 굴절되게 됩니다.

예를 들어, 빛이 유리나 물과 같은 매질로 들어가면, 매질 내부의 입자들과 상호작용하면서 속도와 방향이 변하게 됩니다. 그리고 이러한 속도와 방향의 변화로 인해, 빛의 광선은 매질 내부를 따라 이동하면서 굴절됩니다. 따라서, 굴절은 빛의 속도 변화가 아니라, 빛이 투과하는 매질에서의 속도와 방향의 변화에 기인한 것입니다.