Как изменится скорость распространения электромагнитной волны при переходе из вакуума в некоторую среду?

Скорость распространения электромагнитной волны при переходе из вакуума в среду, как правило, уменьшается.

Почему уменьшается

В вакууме электромагнитная волна распространяется со скоростью света
$c \approx 3 \cdot 10^8 \,\text{м/с}$.

В веществе поле волны взаимодействует с зарядами (прежде всего с электронами) в атомах и молекулах среды. Эти заряды начинают совершать вынужденные колебания и сами излучают вторичное электромагнитное поле. В результате суммарная волна в среде оказывается такой, что её фазовая скорость меньше, чем в вакууме.

Формула изменения скорости

Скорость волны в среде обычно описывают через показатель преломления $n$:

где:

• $v$ — скорость распространения волны в среде,

• $c$ — скорость света в вакууме,

• $n \ge 1$ — показатель преломления среды.

Если $n = 1$, то $v = c$ (как в вакууме).
Если $n > 1$, то $v < c$ — скорость меньше вакуумной.

Что при этом происходит с частотой и длиной волны

При переходе волны через границу сред:

• частота $f$ остаётся той же (она задаётся источником и должна быть согласована на границе),

• длина волны $\lambda$ в среде уменьшается, потому что

а $v$ стало меньше.

Важное уточнение

В большинстве обычных прозрачных сред (воздух, вода, стекло) действительно $n > 1$, значит скорость меньше $c$. В специальных случаях (например, в некоторых диапазонах частот для плазмы или для метаматериалов) поведение может быть необычным, но для базовой физики и типичных сред ответ такой: скорость уменьшается и становится равной $c/n$.