La razón por la que la luz se ralentiza en el agua es complicada [ENG]

Estaba convencida que la luz no se ralentiza en el agua, y creía haberlo demostrado matemáticamente también, pero luego hice el experimento y la realidad decidió contradecirme por completo. Así que realmente estoy equivocada. Desde entonces he pasado mucho tiempo tratando de averiguar por qué la luz realmente se ralentiza en el agua. Y la cosa es que es complicado y todavía no lo sé.

[#1 sorrillo]

Aunque dice "parte 2" resume la primera parte en los primeros minutos de este vídeo y realmente no es necesario haber visto la parte 1 para ver este vídeo del meneo.

Llegué a este vídeo recomendado por el último vídeo de 3Blue1Brown (www.youtube.com/watch?v=KTzGBJPuJwM ). Lo que me parece interesante del vídeo de este meneo es que muestra la parte humana de la ciencia, los fracasos y la frustración, resultados no concluyentes, un camino que no siempre acaba con un resultado satisfactorio.

Me ha parecido una historia interesante por el fondo que intenta explicar e interesante por el lado humano que muestra.

[#2 Disiento]

Lo que no me explico yo es por qué hay sustancias levógiras y dextrógiras en solución respecto a la luz polarizada.
Eso sí me cuesta entenderlo.

[#8 Disiento]

#6 en general es la falta de simetría molecular y la polarización del medio.

Lee #2

[#3 pcmaster]

Estaba convencida que la luz no se ralentiza en el agua, y creía haberlo demostrado matemáticamente...

La luz en el vacío se mueve a cierta velocidad, que se conoce como c. En TODOS los demás materiales transparentes va más lenta.

[#5 sorrillo]

#3 La afirmación que citas es el punto de partida del recorrido que muestra en el vídeo. Pone en duda la afirmación y argumenta los motivos por los que la pone en duda, entre otros que su demostración parte de situaciones idealizadas como que la luz no ha tenido inicio ni fin, no es un pulso láser sino un haz de infinita longitud y que existe desde el inicio del universo y hasta su fin.

Precisamente lo que plantea es que para un pulso no debería aplicar esa afirmación y cree demostrarlo matemáticamente, para luego hacer un experimento y verificar su hipótesis. El experimento contradice sus conclusiones e inicia un recorrido para intentar entender por qué. Y la frase que citas no basta como respuesta, lo que busca es la razón por la que eso es así desde el punto de vista físico en condiciones reales, de pulso de luz en vez de haz idealizado.

[#4 Disiento]

#3 no, en el aire va a lai msma velocidad que en el vacío.

La gran diferencia es que las moléculas que componen el aire son de muy alta simetría mientras que el agua tiene baja simetría y alta polaridad.

[#7 sorrillo]

#4 La velocidad de la luz es 1,0003 veces más lenta en el aire que en el vacío según esta fuente: www.forbes.com/sites/jillianscudder/2016/04/05/astroquizzical-speed-of

[#9 Disiento]

#7 pues ¿qué se le va a hacer?
Supongo que en el aire de Madrid será aún más lenta.

[#6 mancebador]

#4 Que interesante, no lo sabía.

¿Es la simetría lo que afecta a la velocidad de los fotones, la alta polaridad o ambos?

[#10 herlocksholmes]

La teoría que estudié dice que la velocidad del fotón es siempre c en cualquier medio. Pero si el medio tiene átomos puede ocurrir que el fotón excite un electrón y este salta. Un tiempo después el electrón se desexcita, cae a un orbital más bajo, emitiendo un fotón. Macroscópicamente, se ve que el fotón ha tardado más tiempo en recorrer la misma distancia que en el vacío, o sea, va más lento.

[#11 sorrillo]

#10 La reemisión de un fotón tras la absorción no tiene por qué tener la misma dirección y momento que el fotón original, la reemisión se produce en cualquier dirección. Lo que describes generaría difusión de la luz incidente, por contra lo que se observa experimentalmente es que el láser cambia de dirección y velocidad en el medio de refracción distinta y luego recupera la dirección original (que no el destino original) y la velocidad original.

Edito: La forma en la que se fabrica un láser creo que se basa en el proceso que describes, la absorción y emisión posterior de fotones, que se multiplican con ese proceso. Creo que consiguen que lo hagan en la misma dirección que el fotón original pero no recuerdo los detalles, por lo que quizá ese efecto sí podría aplicarse también en el caso de un material translúcido. Un vídeo que quizá pueda aportar algo de luz al respecto: www.youtube.com/watch?v=y3SBSbsdiYg

[#12 herlocksholmes]

#11 No me refería a la refracción propiamente hablando, la mía era una posible explicación de por qué los fotones parecen viajar más despacio en medios materiales. Tampoco quería meterme en explicaciones complejas. Tienes razón en la difusión y el cambio de dirección. Gracias por contestar