1樓：談理想
介質中的光速等於真空中的光速除以折射率。
真空中的光速不變，與座標系的選擇無關。
你的困惑可能是把光看成了乙個普通的粒子，並且以為光入射和出射的都是原來那個粒子。
但光是微觀粒子，有波粒二象性。光的能量關係由相對論的能量動量關係和量子力學的德布羅意方程描述。
光投射到水面，再從水中出來，光可與水分子發生複雜的過程。這些過程可分成兩步，一是光吸收，二是光發射。
光吸收：光可通過電子、分子集體振動、雜質、激子等多種複雜的相互作用產生光吸收。
光發射：分子能量增高後，以可見光或不可見光發射的形式進行光發射。
光的吸收和輻射是隨機的，發射的光並不一定就是原來吸收的光。
光波的電場分量
E=E0*exp[iw(x/v-t)]， w是圓頻率
v=c/n_c， n_c是複折射率
n_c=n+ik，n是折射率，k是消光係數
從以上三式得，在介質中，
E=E0*exp(-iwt)exp(iwkn/c)exp(-wxk/c)
最後乙個因子是衰減因子。
上面是光吸收和發射的過程，以及光在介質中的光波的經典形式。
光的更根本的作用機制是由量子光學描述的，比如作用過程得畫畫費曼圖，費曼圖那些作用項得畫些圈圈什麼的。
但這些複雜的理論，都是基於實驗的。包括上面光波的那些個公式。
物理只是講，世界是這樣的，好吧，我承認它就這樣了，我得這樣來設計套理論來描寫它，而不是相反。你說及的光速在不同的介質中速度不同的問題，它就是基本的，沒有比它更基本的事實。唯象地（基於現象的），物理只是找了個折射率來進行刻畫，光速完全由折射率決定。
2樓：豆子峽谷
對於線性無源介質，對於該問題的經典解釋，我覺得是：
1、水與空氣介電常數和磁導率不一樣，為了滿足無源介質中的麥克斯韋方程組的邊界條件（電位移向量D法向分量連續，磁場強度H橫向分量連續），可以確定波矢大小的比。
2、為了時間平移對稱，所以頻率不變，而速度即頻率除以波矢。
3、介電常數mu和磁導率eps，就是介質對外場做出響應的總效果；介質內部的電磁場是外場疊加介質產生的場的和。對於題中的水和空氣這種介質，微觀上應該主要是分子被外場極化產生場阻礙外場變化。
其實光速可以直接通過把麥克斯韋方程組寫成波動方程的形式然後看出來（有人說過了）。
另外你們說光子碰撞啥的，是說這個嗎
3樓：Feng Yang
用加速度這種概念來理解光在介質中的傳播是不恰當的，因為這其實是乙個光與物質相互作用的問題。這裡對 @看風景的蝸牛君 的答案做一些箋注（也算是補充吧）
如果執意要從「位移—速度」的角度來解釋，可以有兩個層次：
首先是光程，在介質（比如水）和真空中，相同時間內光傳播的距離雖然不同，但光程是一致的（簡單理解：光程=距離*相對折射率），從這個角度看，並沒有所謂的「加速」發生，只是因為在介質中同樣距離內的實際光程更遠，所以在介質中光的傳播顯得更「慢」，在真空中顯得更「快」。
再想得深一些，為什麼在相同距離內光在介質內的光程比在真空中更大呢？正如 @看風景的蝸牛君 所言，光在介質中傳播時，與介質中的原子會發生「碰撞」，光首先回被原子吸收，然後再被發射出來，絕大多數的光（>99.99%)在這個過程中會保持波長不變（還有極少數光會發生非彈性散射，改變波長），因為多了這個「吸收—發射」的可以稱為「碰撞」的過程，所以光傳播同樣的距離需要更長的時間。
可以理解為光在真空中只需要百公尺短跑，而在介質中需要跨欄，因此速度顯得「慢」了。
光速不變是物理學中的乙個基本定理，所以對光而言並不存在加速減速。光和介質之間的反射、折射實際上是光和物質相互作用的過程，並不能完全按照經典的「位移—速度」的框架來理解。
4樓：
講乙個簡單易懂的吧。
Fermat's principle告訴我們光沿著所需時間最短的路徑傳播。
可以把光的傳播和人做乙個簡單的模擬。你想到河對岸拔旗子，你也知道游泳速度沒有跑步快，而且還比跑步累，因此去減少你的功耗和你所用的時間，你會選擇在水中通過一條比較短的路徑，然後在陸地上通過一條比較長的路徑。在這種情況下，兩點之間用時最短的，就不是一條筆直的路徑了。
同理，光也是這樣。
5樓：貓哥愛科學
看了幾個回答，都說到「光並沒有加速，實際上是不再有讓它減速的物質」，但是題主的這個問題沒有解決。或者說，讓題主起到這個問題的「心結」沒有解決。題主想的是，光速有快有慢（真空快，水中慢）是否對應著不同的能量。
這才是題主的心結，或者說心魔。
但是實際上，如果你把身出水的光和當初就在水裡的光當成同乙個東東，就算它是同乙個東東，也並不是說它從原來低能狀態進入高能狀態了。你這樣想，其實還是經典物理在作祟。比如說，汽車開得越快卻能就越大，你讓汽車加速，就得為它提供更多的能量。
然而光不是這樣的。咱們從兩方面來說啊，為什麼從兩方面呢？因為光有波粒二象性嘛，先說波的方面，再說粒子的方面。
如果你把光當成波，那麼，波的速度並不是任何物質的運動速度，波只是能量傳遞而已。中學物理老師反反覆覆強調的是：圓圓的水波在擴散，但是水分子沒有擴散，它們只是在原有位置做震動。
現在當然光播不需要哪個分子做震動，但是光波同樣是能量的流動，沒有任何乙個實質的物質在流動。那麼，這個速度變快，是不需要為它增加額外的能量的。
你也可以把光當成粒子，一束光是由乙個乙個光粒組成的。每乙個光子所攜帶的能量是多少呢？跟頻率有關，跟波長沒有關係，跟波速也沒有關係。
問題是，光它沒有改變頻率。它改變了波長，由此也改變了波速。
就算不從以上兩方面說，咱還可以從電磁波的本質來說。電磁波就是變化的電場在周圍形成變化的磁場、變化的磁場在周圍形成變化的電場……那你這個電場能讓多遠的距離在多少時間後被帶動起來呢？如果是30萬公里的距離，那就是1秒鐘以後被帶動起來。
可是這得保證中間沒有誰先吸收了電磁波再放出個一模一樣的。你半路殺出個程咬金，不對，是王老虎，王老虎他咬了這個親，將來生個女兒再繼續送走，這不得耽擱工夫嘛。所以，光在真空裡的速度也好、水裡的速度也好，其實就是電場磁場被帶著一起嗨的現象，它們互相帶動的節奏並不需要用能量來加速。
最後的最後吧，為了便於理解，咱再舉乙個例子：看過球賽吧（電視裡），觀眾席裡的人浪見過吧？這個人浪的傳播速度跟什麼有關係呢？
就是相領觀眾之間的反應速度嘛。你旁邊的人忽然站起來、忽然坐下來，你趕緊跟著動，你們之間的時間差就決定了人做成的波浪傳多傳。假如碰上一群二傻子組織的觀眾，這人浪變成龜速了，可是二傻子觀眾旁邊還有靈活的觀眾，他們又讓人浪加速了。
你說這需要用能量來加速不？
6樓：Ackman
打個比方：
光子像一本書，在水中傳播就像房間裡面站滿了人，乙個乙個傳遞這本書；
光子在真空傳播，就像乙個人把書從乙個房間扔到另外乙個房間，少了阻礙，所以傳的快。
另外，光不能穿透玻璃，只能從一面被吸收，在另外一面輻射出來。類似於一根水管，左邊滴入一滴水，右邊出來一滴。但出來的不是進去的那滴。
7樓：三態·真空
光的能量可不是單純用速度來計算的，在物理學中（什麼分支就不清楚了），光的能量乙個個分立的，叫做光量子，簡稱光子，公式是ε=h*ν（因為顯示問題，頻率的希臘字母符號看起來像速度的符號），這裡的ν表示的是光的頻率，h是蒲朗克常數。光在不同介質中傳播時，頻率不變，所以光的能量並沒有變化。就是這麼簡單。。。
8樓：李東
光速不變，光子進入介質中，其實是進入N道的電子雲層中（因為原子核實在太小）和電子開始了貓捉老鼠的遊戲，有的光子沒有碰到電子，直接從介質中出去了，有的光子被電子吸收了，促使電子發生了多級躍遷，同時躍遷的電子不穩定又跳回能量低的軌道上，中間有光子能量給予電子，也有電子釋放光子，這個時候發生了光的能量的轉變，而光的角度也隨之發生方向上的改變，乙個光子沒法確定被釋放的方向，但多個光子在確定的電子雲的影響下，會有幾個固定的偏轉角度（概率決定），形成了所謂的入射角和反射角，而入射的光子因為角度的變化，其光程變長了，而光速不變，其巨集觀通過介質的時間變長了，所以我們測得的介質中的光速變小了，但是其本質還是光程變長了。光本質是粒子性的，但光和電子的作用結果是概率性的，這樣就產生了所謂的光的波動性。
9樓：
這個問題可以換個方式思考：你揮起錘子擊打一根長達千公尺的鋼軌，鋼軌另一端的人會迅速感到振動，這個振動的傳導比你揮錘子的速度要快得多。
10樓：插畫松塔
個人的理解，稍微說說吧，乙個油門不動，不換擋的汽車，先在塗滿膠水的路上走，速度降低，（光在水中），然後走出了膠水地，回到柏油路（空氣），速度也就提公升了。
其實不恰當，只能說明你的問題，但是光線在介質中能量損耗沒能說出。
11樓：改吃蘿蔔的貓
光的本質是電磁波，由麥克斯韋的電磁波方程，電磁波在介質中的傳播速度與介質的介電常數有關，當介質的介電常數發生變化時，電磁波在介質中的傳播速度也發生變化，這是候電磁波自身的特性決定的，並沒有加速
12樓：看風景的蝸牛君
我理解問這個問題的初衷，是因為介質中光速往往比真空要低，所以才會思考介面上有沒有加速。
要回答這個問題，其實還是要考慮問問題人的學術背景的。如果是中學生問我這個問題，我會很乾脆地回答「有加速」，因為我想讓他記住v=c/n的計算公式，水的折射率n大於1，所以v但是如果問問題的人有接觸過大學物理，那麼就要詳細解釋了。
首先是光在介質中為何會減速的問題。先考慮乙個極端的情景，在乙個玻璃屋子內部射一束雷射，充少量水蒸氣，少到什麼程度呢？少到整個玻璃屋子內部只有乙個水分子的情況，這時顯然光速極大概率不會衰減，因為光幾乎碰不到這個水分子，整個玻璃屋子就是乙個真空腔而已。
逐漸增加水分子的數量，光束「撞到」水分子的概率越來越高，光速也會越來越低。而當水分子更多，甚至形成了液態水，水分子分布也更加「稠密」，光速也就降到更低了。因此可以看出，同樣是水分子對光的作用，隨著水分子稠密程度的增加、光撞上水分子概率的增加，光速是逐漸降低的。
雖然我們用了「撞上」這樣的描述，但光不像一種實體微粒，會真的「撞上」，而是會被「吸收」再「輻射」，。這個過程會耽擱一些時間，因此平均下來速度就降低了。比如伽莫夫在《從一到無窮大》中曾經舉過乙個例子，太陽內部產生的光子到達太陽表面，如果以真空中的光速計算，只需要2秒鐘左右，但是由於太陽內部的「粒子」太過稠密，因此每個光子平均需要2023年才能夠到達太陽表面了……
從這個意義上來說，其實光從水射向空氣時，在介面處並非光被「加速」了，而是光的傳播過程少了很多「障礙物」，顯得平均速度變大了。
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普通的穗乃果普通地搖 很著名的例子是斐索實驗 測量光在運動介質中的速度。隨手搜到的乙個鏈結 也可以參考維基百科。狹義相對論可以定量解釋這個實驗。 說不會位移的散了吧，別誤導人了。做過這個實驗，這是乙個經典的測光速的方法，叫Foucault Method。不過一般是要有乙個旋轉鏡片，和乙個固定的平面鏡...
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