Si los materiales son en su mayoría espacio vacío (espacio enorme entre átomos, así como núcleos y electrones), ¿por qué cambia la velocidad de la luz cuando no está en el vacío? ¿La luz no se acercaría a través del espacio vacío entre los átomos como en el vacío?

Los materiales no están compuestos de partículas con enormes espacios vacíos en el medio, es decir, no son en su mayoría espacios vacíos. La gente dice esto porque creen que las partículas son en realidad partículas.

Las partículas son de hecho cuantizaciones de campos. Esos campos se extienden por todo el espacio (tanto en la escala cosmológica como en la escala atómica). Los campos electromagnéticos y gravitacionales impregnan todo.

El electrón no orbita el núcleo. En cambio, una onda de electrones en el campo de electrones rodea el núcleo atómico. Del mismo modo, los electrones y protones excitan los campos electromagnéticos que penetran y rodean el átomo. Los fotones, que son excitaciones cuantificadas del campo electromagnético (ondas electromagnéticas) interactúan con el campo EM.

En tu mente, ves pequeñas partículas diminutas que se cruzan entre sí a grandes distancias. En cambio, imagine grandes ondas energéticas que se ondulan entre sí.

En ese último escenario, no es sorprendente que la luz pueda moverse más lentamente en presencia de materia en comparación con su velocidad en el vacío.

La mayor parte del espacio vacío está dentro de los átomos, el espacio entre el núcleo y los electrones. El núcleo dentro de la capa de electrones tiene aproximadamente el mismo tamaño relativo que una mosca que zumba dentro del Superdome de Nueva Orleans. Cuando llegas a las capas de electrones, tienden a estar bastante cerca, hasta el punto en que los átomos adyacentes incluso compartirán electrones.

Como una onda electromagnética (además de ser fotones individuales) la luz interactúa con los campos electromagnéticos que encuentra. Entonces, a medida que pasa a través de la materia, la luz interactúa constantemente con los campos electromagnéticos de los electrones y protones: es esta interacción la que la ralentiza.

No es la masa, sino las propiedades eléctricas de la misma.

La velocidad de la luz es el producto de la propiedad eléctrica y la propiedad magnética del espacio. Las partículas en los átomos tienen campos electromagnéticos que cambian esas propiedades. Los campos no son puntuales y llenan todo el espacio entre átomos y moléculas.

Además de las otras respuestas:

No puedes detener o ralentizar un fotón. Siempre tiene que moverse a la velocidad de la luz. Sin embargo, la materia puede agotar su energía, alargando su longitud de onda y desviándola en un patrón en zigzag. El fotón atraviesa cada zig y cada zag a la velocidad de la luz, pero es un camino más largo, por lo que el tiempo necesario es más largo de lo que sería en un camino en línea recta.

Esto se debe a que la luz tiene una naturaleza dual y, debido a esto, las partículas de luz se dispersan por estos átomos muy pequeños y, en muchos casos, la disposición de los átomos es tan cercana que la luz no pasa, especialmente en el caso de los sólidos, ya que hay muchos las capas sólidas y los espacios no se corresponden entre sí bloqueando completamente la luz. Pero en el vacío hay menos partículas con las que lidiar y muchas fuerzas están ausentes, lo que impide que gran parte de la luz sea absorbida.

Si considera un átomo como una bola grande con una bola más pequeña en órbita, entonces la respuesta es que un pedazo de luz mide alrededor de 500 nanómetros y es más grande que el espacio entre esas bolas, aproximadamente la mitad de un nanómetro; queda atrapado como un pájaro en una red.

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