La domanda in realtà solleva problemi abbastanza complessi, che non
potrebbero essere trattati formalmente in questa sede, e che sono comunque
piuttosto specialistici. Proverò a dare comunque una descrizione del
fenomeno in termini qualitativi.
Il primo fatto da stabilire è che il fotone che “entra” nel mezzo trasparente in
realtà non si muove nel vuoto ma in una zona in cui lo spazio è perturbato dai
campi degli atomi circostanti: questa è la chiave del problema.
La soluzione può essere ricavata a vari livelli:
1) completamente classico, in cui la descrizione del campo esterno e
dell’onda sono classiche, fornite dalle equazioni di Maxwell, con varie
condizioni al contorno. In questo caso la descrizione “macroscopica” del
fenomeno fa entrare in ballo l’indice di rifrazione che descrive le diverse
velocità della luce nei due mezzi. In molti casi questa è la descrizione più
utile e comoda per prevedere il comportamento di una radiazione in un
mezzo più o meno trasparente, anche se la descrizione di ciò che avviene
all’interno in termini microscopici è chiaramente troppo semplificata, tanto è
vero che alcuni fenomeni di interazione radiazione-materia non possono
essere spiegati in questo ambito.
2) Passando allora alla meccanica quantistica si riesce a collegare la
polarizzabilità del mezzo con la costante dielettrica, che è parente stretta
dell’indice di rifrazione, da cui segue di nuovo quello che è stato detto prima.
Tutto ciò schematizza vari processi di assorbimento e riemissione del fotone
da parte degli atomi del mezzo, che possono in realtà essere descritti tramite
la quantizzazione del campo elettromagnetico, operazione che comporta la
introduzione dei cosiddetti operatori di creazione e distruzione dei singoli
fotoni, che però ai fini di una previsione delle caratteristiche ottiche del mezzo
rendono una simile trattazione assai più difficile da gestire; è per questo che
in genere la rifrazione viene affrontata dal punto di vista classico o
semiclassico.