Wie erklärt der logisch denkende Physiker die Beschleunigung des Photons beim Übertritt von Glas ins Vakuum ?
Die Lichtgeschwindigkeit (des Photons) ist immer konstant c.
Man kann aber von einer effektiven Lichtgeschwindigkeit sprechen, die mit den Brechungsgesetzen wie z.B. Brechungsindex brauchbare Formeln liefern.
Was in Wirklichkeit passiert versuche ich hier zu beschreiben und beziehe mich auf die Vorlesungen von Richard Feynman: The Origin of the Refractive Index
und The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 30: Diffraction
Wir nehmen ein Modell einer Glasscheibe, die von links beleuchtet wird. Diese elektromagnetischen Wellen lassen die Elektronen in den Atomen des Glases schwingen, hier als schwarze Punkte mit Pfeilen dargestellt.
Durch diese Schwingungen passiert folgendes (im folgenden Bild ist nur ein schwingendes Elektron = Oszillator abgebildet, mit der Annahme einer Glasscheibe mit nur einer Lage Atomen):
sie entziehen der ankommenden Welle Energie, diese Welle passiert dann weiterhin als abgeschwächte Welle das Glas. Diese Wellen sind rot eingezeichnet. Die Farben im Bild dienen nur zur Veranschaulichung und sind nicht die Farben des Lichtes. Die Farbe des Lichtes ist unverändert
die Oszillatoren schwingen und senden daher ebenfalls elektromagnetische Strahlung (Licht) aus. Die Schwingungen sind allerdings phasenverschoben zu der eintreffenden Welle. Im Bild ist nur die nach rechts gehende Welle blau eingezeichnet. Es gibt aber auch eine nach links gehende Welle, die für die Reflexion am Glas ursächlich ist!
beide Wellen überlagern sich und bilden in der Summe die grüne resultierende Welle. Diese hat eine Phasenverschiebung zu der ursprünglichen (roten) Welle. Diese Phasenverschiebung ist verzögert, wird größer je mehr Atomlagen sich im Glas befinden und entspricht der effektiven Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der Dicke der Glasscheibe: "die grüne Welle ist später dran", aber nur deren Phase.
Alle diese Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus auch im Glas.
Diese Modellierung mit den schwingenden Elektronen im Medium ist sehr mächtig, denn ihre Formeln zeigen (bitte in den Feynman Lectures nachlesen):
die Erklärung des Brechungsindexes
die Dispersion (Frequenzabhängigkeit des Brechungsindexes: blau bricht stärker als rot)
die Reflexion am Glas
dass bei der Reflexion der Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel ist