Newton fénymodelljében, amely részecskékből áll, könnyen elképzelhető, hogy a reflexió az egyes testek visszapattanása egy felületről. Mivel azonban a fény hullámként is viselkedhet, kihívást jelent a visszaverődés vizualizálásában.
Hogyan tükröződik a hullám egy felületről, legyen az tükörreflexió vagy diffúz visszaverődés? Először el kell szívni a hullámot, majd újra kibocsátani? Vagy van más mechanizmus?
megjegyzések
- Ez a kérdés a reflexiót és a fénytörést tárgyalja kvantumelektrodinamikával: physics.stackexchange.com / q / 2041
- @Bjorn: Tehát abból, amit megértettem, a fotonok valóban elnyelődnek és újból kibocsátódnak a reflexió során. Miért van tehát az, hogy a beesési szög megegyezik a visszaverődés szögével? Logikailag véges időnek kell lennie, amelyet az elektron megtart az energián. Amikor kisugárzik, miért nem véletlenszerű irányban?
- Ők ' nem véletlenszerűen sugároznak interferencia miatt. Emlékszem egy jó Feynman-beszélgetésre (szerintem nyilvános QED-előadásának 2. részében ) – csak néztem a @Bjorn és a Feynman ' s a QED a fő hivatkozás ott.
- @ Simon, @ voithos: Igen és nem, valóban véletlenszerűen vannak szétszórva, de minden lehetséges irányt egymásra helyezve. . A kvantum szuperpozíciós elv ekkor interferencia útján a reflektáló (nem véletlenszerű) irányt választja a fő klasszikus (messze legvalószínűbb) eredménynek. Ezt NAGYON jó módon írják le a teljesen elengedhetetlen olvasatban: " Feynman – QED A fény és az anyag furcsa elmélete. "
- @Bjorn: Igaz, óvatosabban kellett volna lennem a megjegyzésemben!
Válasz
Csak megyek előre, és leírom ezt, annak ellenére, hogy már lefedték a másik szálban .. de nem tettem közzé így 🙂
Először is, ha a fényre gondolsz (skaláris) hullámként (ami valójában félklasszikus gondolkodásmód, de elegendő lehet a kérdés megválaszolásához) hivatkozhat a Huygen-Fresnel elvre, amely ebben az esetben abban áll, hogy a tükröző felület minden pontját egy újból kibocsátott gömbhullám eredete, amelynek kezdő fázisa közvetlenül kapcsolódik ahhoz a fázishoz, amelyet a pont kapott a beeső hullámfrontból.
Ezeknek a hullámfrontoknak a szuperpozíciója, miután hagyta, hogy rombolóan zavarják egymást, egy új kombinált hullámfrontra amely a Snells-törvény szerint terjed (beesési szög = visszaverődés szöge). Nézze meg ezt a képet a fénytörés megfelelő illusztrációjáról (amely nagyon hasonló, nem sikerült gyorsan megtalálni a visszaverődés jó képét):
A fény most nem “viselkedik” néha részecskeként, néha hullámként. Mindig kvantumként (részecskékként) detektálják, de a valószínűségi amplitúdók (fázisok) hullámszerű módon terjednek. A terjedés kifejezésének egyik módja az, ha azt mondjuk, hogy a foton egyfajta hasadás, és minden lehetséges utat megtesz A és B között (vagy reflektor esetén A-tól a reflektor bármely pontjáig, majd onnan a B pontig. bármilyen eszközzel). Minden út fázis-hozzájárulást kap, és az összes megkülönböztethetetlen út összeadódik. A legtöbb út egyszerűen lemondja egymást, de egyesek konstruktív módon beavatkoznak, és nagy hozzájárulást hoznak létre (ha nem ismeri a QM-et, akkor a valószínűség amplitúdója négyzetben van a leírt esemény valószínűsége, így egy nagy hozzájárulás azt jelenti, hogy ez az eredmény valószínűleg bekövetkezik). NAGYON jó kép és leírás van erről a folyamatról a Feynman-ben – QED: A fény és az anyag furcsa elmélete (ahogy azt a fenti megjegyzésben írtam).
A reflektor esetében a nagy hozzájárulás bekövetkezik a reflexió klasszikus szögénél (Snell törvénye ismét). Figyelje meg ennek a megfogalmazásnak (az ún. Integrális megközelítésnek) és a fent vázolt félklasszikus elv közötti hasonlóságot; ez természetesen nem véletlen.
Az is, hogy röviden kitérjen az atomonkénti nulla nélküli „visszaverődés” idejére vonatkozó implicit kérdéséről – mondván, hogy egy elektronpálya egy ideig elnyeli a fotonenergiát. később nulla időn kívül újból kiadja, természetesen ez is egy kis leegyszerűsítés. A valóságban az elektron kölcsönhatásba lép egy fotonnal, kissé megváltoztatja annak lendületét, az új sugárzik (kölcsönhatásba lép) az új fotonnal és újra megváltoztatja annak lendületét. Ez a szórási folyamat minden megengedett pillanatban és közbenső időkben bekövetkezik, amelyeket aztán a fentiekhez hasonlóan egymásra helyezünk, és ezért nem vagyok biztos abban, hogy értelmes a reflektálás bármely érzékelhető idejéről beszélni. Figyeljük meg, hogy ez a szórás a gyakorlatban nagyon különbözik attól a szórástól, amely az elektront egy másik pályára gerjesztheti.
Megjegyzések
- Á, érdekes. Azt hiszem, valószínűleg az utolsó bekezdés volt a leghasznosabb. És miközben folyamatosan olvasok mindenkit, úgy tűnik, mintha Feynman úr ' beszélgetései és kiadványai utánanéznének, jó módszer arra, hogy többet megtudjunk a QM-ről általában. : D
Válasz
Valójában a hullám tükrözését könnyebbnek tartom, mint a részecske visszaverését: mondjuk rendelkezzen olyan közeggel, amelyben a hullám könnyen továbbterjedhet, vagyis amplitúdója szabadon változhat, valamilyen hullámegyenletet kitöltve. Elképzelhető oszcillátorok sorozataként, ahol mindegyik energiáját mindig átadja a következőnek.
Ha most egy téglafalat helyezünk a hullám módjára, akkor lényegében csak egy olyan régiót hozunk létre, ahol nincsenek, vagy sokkal kevesebb oszcillátor veszi át az energiát. Tehát mit csinál a hullám? Nem mehet tovább az eredeti irányba, semmiképpen sem képes megszabadulni az energiától. Tehát az oszcillátorok nincs más választása, mint az energiát a médiumon keresztül visszaküldeni.