用麥克斯韋方程可以解釋光為什么在介質(zhì)中會變慢，因為介質(zhì)中的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)不同導(dǎo)致的，但這只是把一個問題轉(zhuǎn)化為另一個問題而已，為什么介質(zhì)中的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)會不一樣呢？
九維空間 （物理學(xué)博士）：
這個問題直接涉及“折射率”在量子層面的起源。
介質(zhì)中折射率分兩種，一種是“相折射率”，用np表示，于是介值中的光速（相速度）vp=c/np。另一種是“群折射率”，用ng表示，介質(zhì)中的光速（群速度）vg=c/ng。對于無色散（色散就是np隨光的頻率發(fā)生改變）介質(zhì)來說，兩者相等。對于有色散的介質(zhì)來說:ng=np+w(dnp/dw)
w是光的頻率。上面的公式是通過波的最基本性質(zhì)得出的，所以只要量子層面上能解釋相折射率和色散，等同于同時解釋群折射率。
在量子光學(xué)中，總?cè)菀妆涣孔恿W(xué)描述的系統(tǒng)是激光和二能級原子相互作用系統(tǒng)（比如氫原子的電子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)）?？紤]自發(fā)輻射，你會得到一組光學(xué)Bloch方程（這個方程是原子鐘，冷原子物理，還有很多量子信息研究的物理基礎(chǔ)）。這個方程的密度矩陣解的布局?jǐn)?shù)相干項，虛部對應(yīng)二能級原子對光的吸收，實部就對應(yīng)相對介電常數(shù)，也就是np2。布局?jǐn)?shù)相干項本身是頻率的函數(shù)，所以它的實部同時解釋了“相折射率”和“色散”的起源，這也就意味著解釋了群折射率的起源。
對于多能級原子系統(tǒng)來說，同樣會用光學(xué)Bloch方程（只不過更復(fù)雜一些），所以原子系統(tǒng)的折射率起源可以在量子層面得到很好解釋。但是在一些凝聚態(tài)光學(xué)介質(zhì)中（如玻璃，水等等），情況就復(fù)雜的多。里面除了多能級系統(tǒng)，還存晶格對自發(fā)輻射光子的衍射等等一系列過程，因此折射率起源會復(fù)雜很多，光學(xué)Bloch方程就不夠用了。但原則上都是量子過程，可以從頭計算得到折射率，只不過難以列方程和計算。這就跟量子化學(xué)算一些小分子很容易，越大的分子越難算一樣。
最后要指出的是，介質(zhì)中的相折射率和群折射率都可以小于1，這意味著在介質(zhì)中光無論相速度或群速度都可以大于真空中的光速c，所以這個問題本身就是錯的。但請放心，這個“超光速”是casual的，不會違反狹義相對論。用多能級原子氣體做超光速的實驗非常多，而且還能讓群速度為零（如EIT），甚至能把群速度降為負(fù)數(shù)。
MQQ:
分鐘物理也不夠嚴(yán)謹(jǐn)呢...雖說光在介質(zhì)中的確會被部分散射，但是散射并不是光速在介質(zhì)中變慢的主要原因。主要原因是介質(zhì)中的帶電粒子和電磁場的相互作用。英文維基上的折射率詞條給出了折射率的微觀解釋。
從電磁波的角度來說，入射光的電磁場會擾動介質(zhì)中的帶電粒子（主要是原子中的電子），被擾動的帶電粒子又會重新發(fā)出電磁波，這個新發(fā)出的電磁波和原先的入射波相比會有一個相移。當(dāng)然我們最終看到的結(jié)果是被擾動的帶電粒子發(fā)出的電磁波和原先的入射電磁波的疊加，綜合結(jié)果就是電磁波傳播速度變慢。
分鐘物理說：微觀上，光子在介質(zhì)中傳播會被介質(zhì)的粒子來回反彈。
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