Elvileg a fény mindenhez képest ~3*10^8 m/s-al halad. Akkor optikailag sűrűbb közegben miért lesz más ez a sebesség?

A nem a fény halad mindenhez képest ~3*10^8 m/s-al, hanem a fénysebesség állandó minden megfigyelő számára függetlenül a mozgási sebességétől, mozgási irányától, gyorsulásától.

Fénysebesség : a fény terjedési sebessége légüres térben.

Optikai közegben a közeget alkotó atomokba beleütköznek a fotonok (fény részecskék) melyeket elnyelnek az atomok majd újra kibocsátják, az elnyelés és kibocsájtás időt vesz igénybe. Mint a kézilabda amit egymásnak passzolnak a játékosok, hiába dobja minden játékos egyforma sebességgel a labdát míg elkapja és továbbdobja időbe telik, lassabban ér célba a labda minta egy jól célzott dobással dobnánk oda.

Az optikai közegen keresztül haladó fény vesztességgel halad végig vagy végig sem halad, pl az óceánba 100 méter mélyen nyoma sincs a napfénynek. Vagy egy betonfal is képes teljesen elnyelni. Az űrbe 100x fényesebb a Nap mint a legnagyobb nyári napsütésbe.

Igen, elnyelődik, kibocsátódik, és közben szóródik.

Jön a fénysugár (nagyon durván modellezzük most ezt egy vonallal).

Tehát, jön a vonalad, egyenesen, fénysebességgel halad. Belecsapódik az első atomba, ami elnyeli - az elektronjai magasabb energia szintre kerülnek. Ez nekik kellemetlen, és mivel a világegyetemben minden a legalacsonyabb energiaszintre törekszik, ezért az elektronok gyorsan leadják a többlet energiát - egy újabb foton(ok) formájában. Azonban ekkor a fény már egyáltalán nem feltétlenül biztos, hogy ugyanabba az irányba fog haladni tovább, sőt - legnagyobb része mindenféle irányba indul majd tovább, újabb atomba ütközik, az elnyeli, aztán megint leadja a többlet energiát.

Ezért van az, hogyha pl vízbe belevilágítasz, akkor a víz jól szétszórja a fotonjaidat, egy része visszatükröződik feléd, össze-vissza "pattognak" az edény fala, vízrészecskék, levegő/víz határon. És te azt látod, hogy belevilágítasz a vízbe, és a teljes edényed fényárba borul, meg a felszín is tükröződik :)

Persze a fény egy része hőenergiaként bent marad a vízben (mivel nem tökéletesen ugyanannyi energiát ad le minden atom, van, amelyik némileg több mozgási energiára tesz szert = "melegebb lesz") - így alakul a lámpád elemében lévő töltés fénnyé, majd a fény egyrészt hővé, másrészt a szemedben elektromos ingerületté, amivel látod, hogy világítasz a vízbe :)

Nem "tudja". Hanem a fizika szabályai érvényesek rá és aszerint halad. Körülbelül úgy, ahogy a lejtőn a golyó legurul. A golyó nem "tudja", hogy merre van a lefelé, nincs lehetősége "választani, hanem a gravitációs hatás következtében lefelé kezd gurulni. Ezt teszik a fotonok is.

Egyébként amit "fény"-nek nevezel, az nem egy foton, hanem nagyon sok, és mind másfelé megy. A fénycsóva esetén is, csak ott (a kibocsátás módjától függően) a fotonok többsége nagyjából egy irányba halad. Ezek a közeg atomjain mind "össze-vissza" pattognak, persze itt is vannak fizikai törvények, amelyek megszabják, hogyan "össze-vissza". Az összhatás pedig számodra olyan, hogy a "fény" egyenes vonalban halad.