Как отклик молекул меняет волну
Электрическое поле световой волны действует на заряженные частицы внутри молекул воды — прежде всего на электроны. Их распределение слегка смещается, и молекулы становятся крошечными источниками электромагнитного поля. Этот отклик возникает не мгновенно: частицы реагируют на меняющееся поле с запаздыванием.
Поля от множества молекул складываются с исходной волной. В результате её фаза — положение колебаний во времени и пространстве — продвигается медленнее, чем в вакууме. Такое свойство вещества называют показателем преломления: он показывает, во сколько раз фазовая скорость света в среде меньше скорости света в вакууме.
Почему свет при этом не «вязнет»
Речь не о том, что каждый фотон летит вперёд, затем сталкивается с молекулой и ждёт. В прозрачной воде согласованный отклик огромного числа молекул изменяет распространение всей волны. Энергия может проходить через воду, хотя электрическое поле внутри неё колеблется иначе, чем в пустоте.
Замедление также не означает, что вода обязательно поглощает свет. Поглощение — отдельный процесс, при котором энергия волны переходит, например, в тепловое движение молекул. А преломление у границы воды и воздуха возникает потому, что скорость распространения волны в двух средах различна: из-за этого меняется направление луча.
Именно молекулярный отклик, а не сопротивление в привычном смысле, заставляет свет менять темп и траекторию, когда он входит в воду.
