Newtonin valomallissa, joka koostuu hiukkasista, on helppo kuvitella heijastusta yksittäisten verisolujen palautumisena pinnalta. Koska valo voi myös käyttäytyä aallon tavoin, se asettaa haasteen heijastuksen visualisoinnissa.
Kuinka aalto heijastuu pinnasta, olipa kyseessä sitten heijastin tai hajaheijastus? Onko aalto ensin absorboitava ja sitten päästettävä uudelleen? Vai onko olemassa erilainen mekanismi?
kommentit
- Tässä kysymyksessä käsitellään heijastumista ja taittumista kvanttielektrodynamiikan avulla: physics.stackexchange.com / q / 2041
- @Bjorn: Joten ymmärsin, että fotonit todella absorboituvat ja heijastuvat uudelleen heijastuksen aikana. Miksi sitten kohtauskulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma? Loogisesti on oltava rajallinen aika, jonka elektroni pitää kiinni energiasta. Kun se säteilee pois, miksi se ei ole satunnaisessa suunnassa?
- Niitä ' ei säteile satunnaisesti häiriöiden takia. Muistan siitä hyvän Feynman-keskustelun (mielestäni hänen julkisten QED-luentojensa toisessa ) – Katsoin vain ketjua, johon @Bjorn liittyy ja Feynman ' s QED on tärkein viite siellä.
- @ Simon, @ voithos: Kyllä ja ei, ne ovat todellakin hajallaan satunnaisesti, mutta kaikkien mahdollisten suuntien päällekkäin. . Kvanttisuppositioperiaate valitsee sitten interferenssin avulla heijastavan (ei-satunnaisen) suunnan tärkeimmäksi klassiseksi (ylivoimaisesti todennäköisimmäksi) tulokseksi. Tätä kuvataan erittäin hyvällä tavalla täysin välttämättömässä lukemassa: " Feynman – QED Valon ja aineen outo teoria. "
- @Bjorn: Totta, minun olisi pitänyt olla varovainen kommentissani!
Vastaa
Menen vain eteenpäin ja kirjoitan tämän muistiin, vaikka se on jo peitetty toisessa säikeessä .. mutta en lähettänyt sinne niin 🙂
Ensinnäkin, jos ajattelet valoa (skalaarisena) aallona (joka on oikeastaan puoliklassinen ajattelutapa, mutta saattaa riittää vastaamaan kysymykseesi), voit vedota Huygen-Fresnel -periaatteeseen, joka tässä tapauksessa tarkoittaa sitä, että pidetään heijastavan pinnan kaikkia kohtia uudelleen lähettämän pallomaisen aallon alkuperä, jonka aloitusvaihe liittyy suoraan vaiheeseen, jonka piste sai tulevalta aaltorintamalta.
Näiden aaltoreunojen päällekkäisyys, kun annat niiden tuhoisasti häiritä toisiaan, määrä uudelle yhdistetylle aaltorintamalle joka etenee Snellsin lain mukaan (tulokulma = heijastuskulma). Katso tämä kuva vastaavasta taittokuvasta (joka on hyvin samankaltainen, en löydä nopeasti hyvää heijastuskuvaa):
Valo ei todellakaan ”käyttäydy” joskus hiukkasena, toisinaan aallona. Se havaitaan aina kvantteina (hiukkasina), mutta todennäköisyysamplitudit (vaiheet) etenevät aaltomaisesti. Yksi tapa ilmaista etenemistä on sanoa, että fotoni on eräänlainen halkeama ja kuljettaa kaikki mahdolliset polut A: n ja B: n välillä (tai heijastimen tapauksessa A: sta mihin tahansa kohtaan heijastimessa ja sitten sieltä pisteeseen B kaikin keinoin). Jokainen polku saa vaiheen osuuden, ja kaikki erottamattomat polut summataan. Suurin osa poluista yksinkertaisesti peruuttaa toisensa, mutta jotkut rakentavasti puuttuvat siihen, mikä luo suuren panoksen (jos et tiedä QM: ää, todennäköisyysamplitudin neliö on kuvatun tapahtuman todennäköisyys, joten suuri vaikutus tarkoittaa, että tämä tulos todennäköisesti tapahtuu). Feynmanissa on erittäin hyvä kuva ja kuvaus tästä prosessista – QED Valon ja aineen outo teoria (kuten kirjoitin yllä olevaan kommenttiin).
Heijastimen tapauksessa suuri vaikutus tapahtuu klassisella heijastuskulmalla (Snellin laki taas). Huomaa tämän formulaation (jota kutsutaan polun integraaliseksi lähestymistavaksi) ja edellä esitetyn puoliklassisen periaatteen samankaltaisuudesta; tämä ei tietenkään ole sattumaa.
Myös, jos haluat lyhyesti poiketa implisiittisestä kysymyksestäsi atomin nollasta poikkeavasta ”heijastuskyvyn” ajasta – sanomalla, että elektroni-kiertorata absorboi fotonienergiaa hetkeksi Lähettää sen uudelleen nollasta poikkeava aika myöhemmin on tietysti myös pieni yksinkertaistaminen. Todellisuudessa elektroni on vuorovaikutuksessa fotonin kanssa, muuttaa sen liikevoimaa hieman, säteilee uudelleen (vuorovaikutuksessa) uuden fotonin kanssa ja muuttaa sen liikemäärää uudelleen. Tämä sirontaprosessi tapahtuu kaikilla sallituilla hetkillä ja väliajoilla, jotka sitten kaikki asetetaan päällekkäin kuten yllä, joten en ole varma, että on järkevää puhua mistään merkittävästä heijastusajasta. Huomaa, että tämä sironta on käytännössä hyvin erilainen kuin sironta, joka voi virittää elektronin toiselle kiertoradalle.
Kommentit
- Ah, mielenkiintoista. Mielestäni viimeinen kappale oli luultavasti eniten hyötyä. Ja kun luen jatkuvasti kaikkia, näyttää siltä, että Mr. Feynmanin ' puheluiden ja julkaisujen etsiminen on hyvä tapa oppia lisää QM: stä yleensä. : D
vastaus
Pidän itse asiassa aallon heijastamista helpommana kuin hiukkasen heijastuksena: sanokaamme on väliaine, jossa aalto voi levitä helposti, ts. sen amplitudi voi vaihdella vapaasti, täyttäen jonkinlaisen aaltoyhtälön. Voit kuvitella sen oskillaattorisarjana, jossa jokainen heistä siirtää energiansa aina seuraavalle.
Jos nyt laitamme tiiliseinän aallon tavoin, luomme pohjimmiltaan vain alueen, jossa ei ole, tai paljon vähemmän, oskillaattoreita ottamaan energiaa vastaan. Joten mitä aalto tekee? Se ei voi mennä alkuperäiseen suuntaan, se ei millään tavalla pääse eroon energiasta. Joten oskillaattorit ovat ei ole muuta vaihtoehtoa kuin lähettää energia takaisin väliaineen kautta.