光子在不同介质中的传播速度是一样的
本节我们主要阐述光子在介质中传播速度变化的原因，主要观点：光子无论在介质中还是真空中其传播速度都是一样的，在介质中光子与原子相遇后会停留一段时间导致其平均传播速度变慢。
（一）公交车和出租车行驶速度实验。举一个简单例子，一条长度为100公里的公路上每1公里设置一个车站，规定出租车在每站停留1分钟、公交车在每站停留5分钟（因为公交车每站上下车的人较多所以需要停留更长的时间）。当公交车和出租车都以每小时60公里的相同速度走完100公里公路，则出租车先到终点--因为出租车每站停留的时间短，所以出租车的平均行驶速度大于公交车的平均行驶速度。
实际上公交车和出租车的行驶速度是相同的，只不过公交车在每站停留的时间较长从而使其平均行驶速度较慢，出租车在每站停留的时间较短从而使其平均行驶速度较快。
（二）光子在真空中和介质中的传播速度都是C。从微观角度来看，光子在介质中传播时会不断与原子作用，而光子与原子从相互作用到分离是需要一定时间的，光子在介质中的传播过程实际上是传播--停留--继续传播--再次停留……再继续传播的过程，在这个过程中光子的传播速度始终是Ｃ。
由于光子在介质中传播时会频繁与原子作用并停留一段时间，所以走过相同的距离光子在介质中所用的时间较长，造成光子在介质中的平均传播速度小于光子在真空中的传播速度Ｃ。当光子在真空中传播时，由于光子始终没有与原子作用，所以光子的平均传播速度与传播速度相同始终为C。
（三）光子与电子作用的过程。光子与原子的作用实际上是光子与原子中电子的相互作用，原子中处于原子核静电引力束缚作用下的电子是处于“饥饿状态”的，它有“吸收”光子的可能（能力），此时的电子在两种力的作用下处于平衡状态：一种力是电子内部的凝聚力，这种力的作用总是试图吸收光子增大质量并使电子维持成一个整体；另一种力的作用是原子核静电力，静电力的作用总是试图拉近电子与原子核的距离，从其作用效果上看，主要是“撕扯”电子从而使电子产生形变甚至“裂变”放出光子。
某一时刻电子“吸收”了一个光子后质量增大，如果形成的新电子其内部结合力不足以抵消原子核静电力的“撕扯”作用，电子就会“裂变”放出光子并且获得反冲从而到达离原子核更远的轨道上。当电子“吸收”一个光子增大质量（其内部结合力变小），某一时刻电子受到指向原子核的扰动作用就会沿着螺旋轨迹靠近原子核，此时电子与原子核之间的距离减小导致原子核静电力对电子的“撕扯”作用迅速增大，电子为了不落入原子核中就会“裂变”放出光子并且获得反冲从而到达离原子核更远的轨道上。
（四）光子在原子中的停留时间是极短的。一般可以认为：从光子被电子“吸收”再到电子“裂变”重新放出光子的过程所需要的时间就是电子在原子中的“停留时间”。通常这个时间极短，一般认为数量级在10的负7次方秒左右，虽然光子在1个原子中的“停留”时间极短，但是光子在介质中传播时会频繁与原子作用并“停留”，由此造成光子在介质中的平均传播速度小于光子在真空中的传播速度。
（五）光子质量越大在原子中停留的时间越长。一般情况下，能量大的光子（如蓝光，相当于公交车）在原子中“停留时间”长而能量小的光子（如红光，相当于出租车）在原子中“停留时间”短，所以介质中红光平均传播速度大于蓝光的平均传播速度（红光的折射率小于蓝光的折射率）。
以上我们初步解释了光在不同介质中其传播速度随意变化的问题，并且指出了光子在不同介质中的传播速度是相同的都是C，同时也带来了更多的问题：不同质量的光子在原子中的停留时间不同，揭示了微观粒子有其复杂的内部结构，等待我们进一步探索。
本节我们主要阐述光子在介质中传播速度变化的原因，主要观点：光子无论在介质中还是真空中其传播速度都是一样的，在介质中光子与原子相遇后会停留一段时间导致其平均传播速度变慢。
（一）公交车和出租车行驶速度实验。举一个简单例子，一条长度为100公里的公路上每1公里设置一个车站，规定出租车在每站停留1分钟、公交车在每站停留5分钟（因为公交车每站上下车的人较多所以需要停留更长的时间）。当公交车和出租车都以每小时60公里的相同速度走完100公里公路，则出租车先到终点--因为出租车每站停留的时间短，所以出租车的平均行驶速度大于公交车的平均行驶速度。
实际上公交车和出租车的行驶速度是相同的，只不过公交车在每站停留的时间较长从而使其平均行驶速度较慢，出租车在每站停留的时间较短从而使其平均行驶速度较快。
（二）光子在真空中和介质中的传播速度都是C。从微观角度来看，光子在介质中传播时会不断与原子作用，而光子与原子从相互作用到分离是需要一定时间的，光子在介质中的传播过程实际上是传播--停留--继续传播--再次停留……再继续传播的过程，在这个过程中光子的传播速度始终是Ｃ。
由于光子在介质中传播时会频繁与原子作用并停留一段时间，所以走过相同的距离光子在介质中所用的时间较长，造成光子在介质中的平均传播速度小于光子在真空中的传播速度Ｃ。当光子在真空中传播时，由于光子始终没有与原子作用，所以光子的平均传播速度与传播速度相同始终为C。
（三）光子与电子作用的过程。光子与原子的作用实际上是光子与原子中电子的相互作用，原子中处于原子核静电引力束缚作用下的电子是处于“饥饿状态”的，它有“吸收”光子的可能（能力），此时的电子在两种力的作用下处于平衡状态：一种力是电子内部的凝聚力，这种力的作用总是试图吸收光子增大质量并使电子维持成一个整体；另一种力的作用是原子核静电力，静电力的作用总是试图拉近电子与原子核的距离，从其作用效果上看，主要是“撕扯”电子从而使电子产生形变甚至“裂变”放出光子。
某一时刻电子“吸收”了一个光子后质量增大，如果形成的新电子其内部结合力不足以抵消原子核静电力的“撕扯”作用，电子就会“裂变”放出光子并且获得反冲从而到达离原子核更远的轨道上。当电子“吸收”一个光子增大质量（其内部结合力变小），某一时刻电子受到指向原子核的扰动作用就会沿着螺旋轨迹靠近原子核，此时电子与原子核之间的距离减小导致原子核静电力对电子的“撕扯”作用迅速增大，电子为了不落入原子核中就会“裂变”放出光子并且获得反冲从而到达离原子核更远的轨道上。
（四）光子在原子中的停留时间是极短的。一般可以认为：从光子被电子“吸收”再到电子“裂变”重新放出光子的过程所需要的时间就是电子在原子中的“停留时间”。通常这个时间极短，一般认为数量级在10的负7次方秒左右，虽然光子在1个原子中的“停留”时间极短，但是光子在介质中传播时会频繁与原子作用并“停留”，由此造成光子在介质中的平均传播速度小于光子在真空中的传播速度。
（五）光子质量越大在原子中停留的时间越长。一般情况下，能量大的光子（如蓝光，相当于公交车）在原子中“停留时间”长而能量小的光子（如红光，相当于出租车）在原子中“停留时间”短，所以介质中红光平均传播速度大于蓝光的平均传播速度（红光的折射率小于蓝光的折射率）。
以上我们初步解释了光在不同介质中其传播速度随意变化的问题，并且指出了光子在不同介质中的传播速度是相同的都是C，同时也带来了更多的问题：不同质量的光子在原子中的停留时间不同，揭示了微观粒子有其复杂的内部结构，等待我们进一步探索。
