光在真空中以一個恒定的速度傳播，這個速度我們一般把它叫做光速，約為每秒30萬公里。但是，當光進入介質（比如水或玻璃）時，它的速度就會變慢。為什么會這樣呢？

我們可以從三個不同的角度來解釋這個問題，每個角度都有它自己的優點和缺點，但都能幫助我們理解光和介質之間的相互作用。

第一個角度是從麥克斯韋的電磁理論出發。麥克斯韋是19世紀的蘇格蘭物理學家，他發現了電和磁的統一理論，并且發現了光是一種電磁波。當電磁波進入一種介質時，它會遇到很多帶電粒子——介質中的質子和電子。而帶電粒子會對經過它們的電磁波產生響應，跟著它們振動。

運動的帶電粒子也會產生自己的電磁波，結果就是原來的電磁波和介質中所有帶電粒子產生的電磁波相互干涉。幸運的是，除了沿著原來光的方向傳播的波之外，其他的波都會相互抵消。但是因為帶電粒子產生的波有一點延遲，所以整體上看，這些波傳播得更慢了。最終的結果就是：光在介質中變慢了。

第二個角度是從量子力學出發。量子力學告訴我們，光是由無數微小的粒子組成的，這些粒子叫做光子。用量子力學來處理光子和介質之間的相互作用可能會很復雜，但幸好我們有著名物理學家費曼提出的一種方法來指導我們。

我們可以想象所有進入介質的光子都撞到了介質中的帶電粒子上。一旦進入介質，它們就開始和帶電粒子相互作用。這些作用有兩種可能：吸收和發射。吸收就是說光子被帶電粒子吞掉了，并且使得帶電粒子跳到一個更高能級上去。隨后它們就回落到低能級處，并發射出新的光子。

這些新發射的光子的方向是一團糟的，但是當我們用費曼的方法來平均所有光子的路程時，我們會發現只留下了沿原來方向傳播的光子。如果我們把所有這些可能的過程都考慮進去，我們就會發現，從介質中逃出來的光子和進入介質的光子之間有一個時間差。這個時間差就是由于光子和帶電粒子之間的相互作用造成的。所以，從量子力學的角度看，光在介質中變慢了，是因為光子被帶電粒子反復吸收和發射了。

第三個角度是從相對論出發。相對論告訴我們，物質和能量是可以相互轉化的，而且空間和時間也是可以相互變換的。當光進入一種介質時，它會把一部分能量轉化為物質，也就是說，它會產生一些電子-正電子對。這些電子-正電子對會和介質中的原子核相互作用，形成一種叫做極化子的東西。這些極化子會和光產生共振，并且放出新的光。

這些新的光和原來的光合在一起，形成了一種叫做極化光的東西。極化光就是一種帶有物質性質的光，也就是說，它有一個有效的質量和電荷。由于極化光有質量，所以它不能以真空中的光速傳播，而只能以一個更慢的速度傳播。

編輯：黃飛