Como implicaste en tu pregunta, hay una diferencia entre la velocidad (un vector) y la velocidad (un escalar); la velocidad posee velocidad y dirección, mientras que la velocidad no contiene ninguna información sobre la dirección del movimiento. Como usted dice, cuando la luz se dobla al pasar del aire al agua, ciertamente ha cambiado de dirección, por lo tanto, la velocidad también ha cambiado.
Lo interesante es que la velocidad de la luz también cambia, no solo su dirección. Permítanme explicar cómo sucede esto con una analogía:
Supongamos que imagina ondas de luz, digamos desde un rayo láser, como si las ondas estuvieran viajando por el espacio como un desfile militar pasando por el puesto de revisión. Fila tras fila de soldados (“frentes de la compañía” en términos de marcha) marchando en un mismo paso sería análogo a los frentes de luz de las olas, que puedes imaginar como tantas crestas de olas en el océano. Las órdenes de los soldados de fotones son marchar “hombro con hombro” y “velocidad constante”, lo cual logran fácilmente al marchar a su única velocidad posible, c, la velocidad de la luz. Como cada soldado viaja exactamente a la misma velocidad, los frentes de su compañía viajarán a lo largo del pavimento en un camino exactamente recto.
- La Tierra se toma como un marco de referencia inercial, pero la Tierra gira alrededor del sol, por lo que se convierte en un marco no inercial. ¿Es eso correcto? Si es así, ¿cuál debería ser el marco de referencia inercial puro?
- Cuando estudiamos óptica, nos dijeron que la refracción ocurre debido a las diferencias en la velocidad de la luz en cada medio, pero la teoría de la relatividad sugiere que la velocidad de la luz es constante. ¿Cómo podemos combinar ambos?
- ¿Qué pasa a la velocidad de la luz?
- Si la luz viaja a cierta velocidad, ¿solo estamos viendo imágenes más antiguas de ciertas estrellas y planetas?
- ¿Por qué aumenta la resistencia del aire cuando aumenta la velocidad de un objeto?
Ahora suponga que su camino recto conduce oblicuamente a través de un estacionamiento pavimentado rectangular. El estacionamiento está rodeado de campos agrícolas recién arados y fangosos. El soldado en el extremo derecho de la fila entra primero en el barro e inmediatamente se empantana a una velocidad de solo tres cuartos de su velocidad anterior. Poco después, el soldado a su izquierda entra en el fango y disminuye la velocidad, y así sucesivamente. Todo el frente de la compañía girará ligeramente hacia la derecha y disminuirá a tres cuartos su velocidad anterior. (Esto es muy parecido a lo que sucederá si dejas caer las ruedas del lado derecho de tu auto del pavimento en lodo profundo o nieve). Pero los soldados continúan marchando “hombro con hombro” y “velocidad constante”, aunque a “un único velocidad posible ”que es más lenta que antes.
Esto es exactamente lo que sucede con la luz. Debido al cambio en el medio (pavimento a lodo o aire a agua), la velocidad de la luz cambia. Como consecuencia directa del cambio de velocidad, la dirección de la viga también debe cambiar.
La razón del cambio de velocidad en la luz es un poco esotérica. Como onda electromagnética, la velocidad de la luz está influenciada por la llamada “constante dieléctrica” del material transparente a través del cual pasa. La luz viaja más rápido en el vacío, muy ligeramente más lenta en el aire (lo que hace que las estrellas parpadeen, por cierto), solo tres cuartos más rápido en el agua y solo la mitad más rápido en los diamantes. Es conveniente hablar de estas relaciones de velocidad en términos de “índice de refracción”, n, que se mide fácilmente en términos del ángulo de inclinación del haz de luz.
Si desea obtener más información sobre los índices de refracción, incluya la “Ley de Snell” en su cadena de búsqueda en Internet.
