Расскажите про отражение света

Сообщение №13376 от ALF 23 сентября 2002 г. 00:53
Тема: Расскажите про отражение света

Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

Спасибо.


Отклики на это сообщение:

> Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> Спасибо.

Mowno tak:
1) predsav' sebe, 4to svet eto ne foton a volna, elektromagnitnaia volna(videl podi risunki v kniwkah)
2) predstav' sebe atom. U atoma est' elektroni. Atomi nepodviwni a elektroni o4en' podviwni.
3) Teper' nawa volna padaet na telo i elektromagnitnoe pole na4inaet deistvovat' na podviwnie elektroni.
Iasno-ponatno oni na4nut dvigat'sa.
4) a dviwuwiisa uskorenno elektron izlu4aet elekromagnitnoe pole. Eto i budet otrawenni foton :)


> > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> > Спасибо.

> Mowno tak:
> 1) predsav' sebe, 4to svet eto ne foton a volna, elektromagnitnaia volna(videl podi risunki v kniwkah)
> 2) predstav' sebe atom. U atoma est' elektroni. Atomi nepodviwni a elektroni o4en' podviwni.
> 3) Teper' nawa volna padaet na telo i elektromagnitnoe pole na4inaet deistvovat' na podviwnie elektroni.
> Iasno-ponatno oni na4nut dvigat'sa.
> 4) a dviwuwiisa uskorenno elektron izlu4aet elekromagnitnoe pole. Eto i budet otrawenni foton :)

Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

Спасибо за ответ.


> > > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

Если рассеяние фотона происходит на отдельном атоме, то рассеянный фотон может иметь любое направление вылета (так, например, себя ведут фотоны жесткого гамма-излучения). Если рассеяние происходит на полированной поверхности, то в рассеянии участвуют десятки тысяч атомов (в случае видимого света). Амплитуды вторичных волн складывются, в результате чего под всеми углами, кроме угла, равного углу падения они взаимно уничтожаются (интерференция). А под углом отражения, равным углу падения сложение волн происходит в фазе.


> Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> Спасибо.

Забыл добавить, что подробный ответ можно найти в книжке Р.Фейнмана "Странная теория вещества и света" (серия "Квант)". Успехов.


> Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

Существуют з-ны сохранения, поэтому направление отражения уже известно перед падением фотона на поверхность. Не забудьте учесть что отражённый фотон имеет большую длину волны, тем больше чем легче тело от которого он отразился.
Бесконечно тяжёлых тел не бывает, поэтому импульс фотона передаётся зеркалу и даёт возможность создания световых парусов.
Д.


> > > > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?


> > Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

> Если рассеяние фотона происходит на отдельном атоме, то рассеянный фотон может иметь любое направление вылета (так, например, себя ведут фотоны жесткого гамма-излучения). Если рассеяние происходит на полированной поверхности, то в рассеянии участвуют десятки тысяч атомов (в случае видимого света). Амплитуды вторичных волн складывются, в результате чего под всеми углами, кроме угла, равного углу падения они взаимно уничтожаются (интерференция). А под углом отражения, равным углу падения сложение волн происходит в фазе.

Спасибо за ответ.
Т.е. в случае падения единичного фотона на гладкую поверхность, он каким-то образом взаимодействует со всеми ее атомами. Просто я полагал, что фотон может взаимодействует только с одним ядром, возбуждая электронную оболочку, которая при возврате в основное состояние испускает "отраженный" фотон. Или же один фотон может поглощаться сразу несколькими ядрами?



> > Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

> Существуют з-ны сохранения, поэтому направление отражения уже известно перед падением фотона на поверхность. Не забудьте учесть что отражённый фотон имеет большую длину волны, тем больше чем легче тело от которого он отразился.
> Бесконечно тяжёлых тел не бывает, поэтому импульс фотона передаётся зеркалу и даёт возможность создания световых парусов.
> Д.

Это все понятно, меня интересует, как сам процесс отражения происходит.


> > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> > Спасибо.

> Забыл добавить, что подробный ответ можно найти в книжке Р.Фейнмана "Странная теория вещества и света" (серия "Квант)". Успехов.

К сожалению нету у меня такой... может в библиотеке найду. Спасибо за инфу....


> > > > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?


> > Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

> Если рассеяние фотона происходит на отдельном атоме, то рассеянный фотон может иметь любое направление вылета (так, например, себя ведут фотоны жесткого гамма-излучения). Если рассеяние происходит на полированной поверхности, то в рассеянии участвуют десятки тысяч атомов (в случае видимого света). Амплитуды вторичных волн складывются, в результате чего под всеми углами, кроме угла, равного углу падения они взаимно уничтожаются (интерференция). А под углом отражения, равным углу падения сложение волн происходит в фазе.

Значит фотон в момент рождени имел размер <10^(-8) меньше атома.
А в момент отражения стал гораздо больше.
Во время движения он расширяется ! Так ?
А как зависит его размер от расстояния ?


>


> Это все понятно, меня интересует, как сам процесс отражения происходит.

Скорее всего падающий фотон поглощается атомом, последний переходит в возбуждённое нестабильное состояние и излучает новый фотон дальше.Д.


> >

>
> > Это все понятно, меня интересует, как сам процесс отражения происходит.

> Скорее всего падающий фотон поглощается атомом, последний переходит в возбуждённое нестабильное состояние и излучает новый фотон дальше.Д.

Если это так, то тогда ничего не понятно. Получается, что когда атом в этом возбужденном состоянии он должен каким-то образом "помнить":
1. откуда прилетел фотон
2. как расположены соседние атомы образующие поверхность.

Все это необходимо, чтобы определить направление в котором надо излучать фотон.
Особенное подозрение вызывает пункт 2. Вывод напрашивается такой, что фотон все таки взаимодействует сразу с группой атомов поверхности, а это вроде как противоречит известным постулатам физики, что фотоны поглощаются атомом целиком.


> > > > > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

>
> > > Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

> > Если рассеяние фотона происходит на отдельном атоме, то рассеянный фотон может иметь любое направление вылета (так, например, себя ведут фотоны жесткого гамма-излучения). Если рассеяние происходит на полированной поверхности, то в рассеянии участвуют десятки тысяч атомов (в случае видимого света). Амплитуды вторичных волн складывются, в результате чего под всеми углами, кроме угла, равного углу падения они взаимно уничтожаются (интерференция). А под углом отражения, равным углу падения сложение волн происходит в фазе.

> Значит фотон в момент рождени имел размер <10^(-8) меньше атома.
> А в момент отражения стал гораздо больше.
> Во время движения он расширяется ! Так ?
> А как зависит его размер от расстояния ?

Вот подумалось, каким образом можно измерить размер фотона, предполагая, что размер фотона зависит от его энергии. Итак опыт:
Берем полированную поверхность и направляем на нее пучок фотонов определенной энергии. Если пучок отражается под тем же углом, что и падает значит имеет место взаимодействие с группой атомов поверхности. Далее уменьшаем размеры фотонов, путем увеличения (или уменьшения?) их энергии, пока направление отражения не станет хаотичным. Вывод: при данной энергии размер фотона имеет порядок размера кристаллической решетки отражателя.

Проводился ли такой опыт?


> > >

> >
> > > Это все понятно, меня интересует, как сам процесс отражения происходит.

> > Скорее всего падающий фотон поглощается атомом, последний переходит в возбуждённое нестабильное состояние и излучает новый фотон дальше.Д.

> Если это так, то тогда ничего не понятно. Получается, что когда атом в этом возбужденном состоянии он должен каким-то образом "помнить":
> 1. откуда прилетел фотон
> 2. как расположены соседние атомы образующие поверхность.

> Все это необходимо, чтобы определить направление в котором надо излучать фотон.
> Особенное подозрение вызывает пункт 2. Вывод напрашивается такой, что фотон все таки взаимодействует сразу с группой атомов поверхности, а это вроде как противоречит известным постулатам физики, что фотоны поглощаются атомом целиком.

При отражении фотон взаимодействует с группой атомов сразу. И постулатам физики это не противоречит. "что фотоны поглощаются атомом целиком" это плохое изложение принципа редукции волновой функции. Этот принцип относится только к процессу измерения и ни к чему больше. Отражение света от поверхности обусловлено Рэлеевским рассеянием от атомов образующих поверхность. Оно описывается обыкновенным уравнением шредингера (которое может быть легко преобразованнно в волновое уравнение)


> > > > > > Раз уж у нас тут проходит месячник, посвященный проблемам света, может кто-нибудь расскажет про механизм отражения света. Происходит ли переизлучение фотона или он просто меняет направление движения? Фотон взаимодействует с одним атомом или с несколькими?

> >
> > > > Понятно, а как так получается, что испускаемый фотон будет двигаться точно в определенном направлении, причем это направление зависит от ориентации поверхности материала и направления движения исходного фотона. Как может единичный атом знать как ориентирована эта поверхность, помнить откуда пришел исходный фотон и, следовательно, куда надо излучать результируюший фотон?

> > > Если рассеяние фотона происходит на отдельном атоме, то рассеянный фотон может иметь любое направление вылета (так, например, себя ведут фотоны жесткого гамма-излучения). Если рассеяние происходит на полированной поверхности, то в рассеянии участвуют десятки тысяч атомов (в случае видимого света). Амплитуды вторичных волн складывются, в результате чего под всеми углами, кроме угла, равного углу падения они взаимно уничтожаются (интерференция). А под углом отражения, равным углу падения сложение волн происходит в фазе.

> > Значит фотон в момент рождени имел размер <10^(-8) меньше атома.
> > А в момент отражения стал гораздо больше.
> > Во время движения он расширяется ! Так ?
> > А как зависит его размер от расстояния ?

> Вот подумалось, каким образом можно измерить размер фотона, предполагая, что размер фотона зависит от его энергии. Итак опыт:
> Берем полированную поверхность и направляем на нее пучок фотонов определенной энергии. Если пучок отражается под тем же углом, что и падает значит имеет место взаимодействие с группой атомов поверхности. Далее уменьшаем размеры фотонов, путем увеличения (или уменьшения?) их энергии, пока направление отражения не станет хаотичным. Вывод: при данной энергии размер фотона имеет порядок размера кристаллической решетки отражателя.

> Проводился ли такой опыт?

Ты путаешь две вещи.
1) Квант энергии излученной атомом или чем либо еще. Он может иметь совершенно произвольную форму. Например для дипольного перехода он будет иметь форму бублика расширяющегося во времени и отнюдь не монохроматичен.
2) Квант электромагнитного поля. Имеет форму собстенной функции волного уравнения (мода) для рассматриваемого объема квантования. Для открытого пространства обычно в качестве мод берут либо плоские волны либо набор сферических функций. Такой квант строго монохроматичен имеет постоянную форму и определен для любого момента времени а именно есть возбуждение в моде 1,2,3 тд фотона в моде или нет.

И то и другое называют часто называют фотоном из-за чего возникает терминологическая путанница. Причем фотон из пункта 1 состоит из кучи фотонов пункта 2.

Постулат Планка об излучении относится к первому пункту. Фотоны из второго изпользуются при решении уравнения шредингера.


PS эта тематика уже обсуждалась на форум мной spark- ом и Леонидом . Посмотри ниже там была очень большая ветка постов 100.



> Особенное подозрение вызывает пункт 2. Вывод напрашивается такой, что фотон все таки взаимодействует сразу с группой атомов поверхности, а это вроде как противоречит известным постулатам физики, что фотоны поглощаются атомом целиком.

Единственное что по моему мнению допустимо, фотон поглощается одним атомом, но для фотона этот атом часть целого, значит фотон реагирует с этим атомом но вес последнего равен весу всего тела к которому этот атом принадлежит.

Угол падения равен углу отражения - фотону не надо знать положения других атомов. Конечно если вспомнить что фотон может даже с самим собой интерферировать, то фотон может в принципе "знать" положение всех атомов вокруг места его падения на заданную поверхность. Д.



Пусть фотон падает на полузеркальную поверхность, тогда возможны два решения.
Или он проникнет сквозь стекло или отразиться. Заменим фотон дробинкой m1, зеркало бочкой с замороженной(сваренной, приклеённой) дробью m2. Расмотрим скользящий удар под углом Betta B° со скоростью дробинки v1, скорость бочки с дробью равна нулю.
Так как m2 гораздо больше m1 получаем давно известный в оптике закон:
угол падения равен углу отражения! Размеры дробинки неважны!
Скорость удара v1 будет примерно равна скорости отлёта V1, скорость бочки останется равной нулю и угол отлёта Gamma равен -B°!
Второе решение- проникновение - скорость дробинки не изменилась достигается если дробь в бочке имеет структуру решетки.

Кстати вопрос: какой размер имеет фотон при отражении, переведенный на язык Ньютоновской физики будет звучать примерно так. Какого цвета была дробинка при ударе...

Полные уравнения для бочки с массой сравниваемой с массой дробинки.
Vx1= v1*(m1-m2*cos2B)/(m1+m2)
Vy1=v1*m2*sin2B/(m1+m2)
Vx2=2*v1*m1*cos^2B/(m1+m2)
Vy2=v1*m1*sin2B/(m1+m2)
V1=v1(Wurzel(m1^2+m2^2-2*m1*m2*cos2B)/(m1+m2))
V2=2*v1*m1/(Wurzel(tan^2B+1)*(m1+m2))

Gamma = ArcCos((v1^2*m1^2-V1^2*m1^2-V2^2*m2^2)/(2*V1*V2*m1*m2))
Всего хорошего Д.



Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100