¿Son reflexión y refracción de la misma cosa - rebote de la luz?

Question

He estado tratando de envolver mi cabeza alrededor de lo que determina si un rayo de luz se refleja o refracta. Un haz de luz no tanto, como se muestra en esta imagen. http://sc663dcag.weebly.com/uploads/2/4/1/1/24110261/8991488_orig.jpg Pero un rayo de luz está hecha de múltiples fotones o las olas.

1) Entonces, ¿qué acerca de cada uno de fotones; ¿el fotón se dividió en dos, y la otra mitad se refleja mientras que la otra se refracta?

2) O que algunos fotones se reflejan y algunos de refractar, y si así lo determina lo que ocurre para que el fotón?

3) O es que los fotones sólo rebote en diferentes direcciones, algunos están rebotando de distancia desde el material causante de la reflexión y algunos están rebotando en el material y por lo tanto causando la refracción? Bueno, en realidad fotones realmente no rebote, hacer que, como pelotas de ping pong rebote de una bola de la cesta? Los fotones son absorbidos por un electrón, emocionante avanzar hacia un mayor nivel de energía y, a continuación, la liberación de la misma energía de nuevo al caer, de volver a la tierra del estado. Pero es que esta re-emisión sucediendo en direcciones al azar, a veces lejos del material y a veces en el material? Pero si es así, no se que causa muy difusa reflexiones y refracciones si sólo todos los fotones rebotan en todas direcciones al azar. Esto no está sucediendo, así que lo que se asegura de que el ángulo de reflexión es el mismo como el ángulo de incidencia (también viable en la imagen de arriba)? Si un electrón absorbe un fotón mientras está dando vueltas alrededor de su átomo, y luego la libera de nuevo en un momento posterior, entonces el electrón no está en la misma posición como se encontraban en el momento de la absorción de los fotones, así que ¿cómo puede el electrón "saber" cuál es el ángulo de incidencia fue así que se puede liberar el fotón en un nuevo ángulo, que se convierte en el mismo que el ángulo de incidencia fue en el momento de la absorción . . . eso no tiene sentido, no?!

Lo que me estoy perdiendo aquí? :)

Answer 1

Este es uno de los lugares donde la onda de la partícula dualismo presenta algunas personas en problemas. A muchos se les enseña que significa que la luz puede ser una onda y una partícula, y que la redacción puede dar lugar a confusiones. Me parece más intuitivo que acaba de rasgar el curita de forma rápida y dicen que la luz es ni una ola , ni una partícula. Es algo que, en algunas situaciones, puede ser modelada como una ola, y en algunas situaciones puede ser modelada como una partícula, pero es su propia cosa (que puede ser bien modelados en todos los casos conocidos mediante un más complicado concepto, una "función de onda").

Usted puede pensar de fotones llegar al azar reflejada o transmitida en el límite, pero la verdad es que el billar bola de fotones modelo realmente no es muy eficaz en el que describe lo que sucede en este límite. Esta es una de las regiones donde la onda de la mecánica de los modelos de los efectos muy bien, mientras que las partículas de los modelos no hacen tan bien. Si utiliza la mecánica ondulatoria, la idea de una ola llegar reflejadas parcialmente y parcialmente transmitida no es difícil creer en todo. De hecho, es bastante fácil de probar.

Pensando en la onda de los términos en estos límites también da las respuestas correctas en situaciones peculiares, donde el modelo de partícula simplemente cae sobre su rostro. Considerar el interesante caso de una "onda evanescente."

En esta configuración, el láser y el prisma se establecen en los ángulos correctos a causa "de la reflexión interna total." Esto significa que, por el simple modelos, el 100% de la luz debe rebotar en el lado del prisma y en el detector. En efecto, si el prisma es al aire libre, vemos que el 100% de reflexión (bueno, dentro de las barras de error de la absorción). Sin embargo, llevar un objeto cerca de la prisim (pero no tocar) y las cosas cambian. Terminarás viendo los efectos del objeto, aunque el 100% de la luz se debe ser reflejado!

Si se piensa en la luz como fotones, esto es difícil de explicar. Si usted lo mira como una onda que se rige por las ecuaciones de Maxwell, se ve que usted violaría la ley de conservación de la energía si hubo un "puro" de la reflexión. En vez de eso crea una reflexión y de una "onda evanescente" que está fuera del prisma, y su fuerza decae exponencialmente, lo cual es muy difícil de explicar con partículas!

Por supuesto, estas son todas las simplificaciones. La verdadera respuesta a tu pregunta es que la función de onda de la luz interactúa con los campos electromagnéticos de los átomos en el prisim, y el resultado de la interacción que conduce a la reflexión, refracción, difusión, absorción, y eveansecent olas. Sin embargo, naturalmente, estas ecuaciones son un poco más difíciles de comprender, por lo que el uso de los antiguos, los modelos más simples, desde antes de la mecánica cuántica. Sólo tenemos que asegúrese de usar uno que es el más aplicable en cualquier situación dada, porque ninguno de ellos son bastante derecho.

Answer 2

lo que determina si un rayo de luz se refleja o refracta.

Mientras se pasa de un medio a otro hay tres posibles acciones de los fotones:

1. El haz se refleja. El fotón tiene un momento y una parte de este impulso, sobre va al medio y la re-emitida (reflejada) un fotón tiene menos contenido de energía y longitud de onda se desplaza al rojo.
2. El rayo entra en un medio más denso y los fotones se mueve con menos de la velocidad de la luz en el vacío a través de este medio. Por esto el fotón se mete doblada (refractada).
3. El rayo entra en una menor densidad media y el fotón se mueve con una velocidad mayor que en el medio más denso. por esto el fotón llega refracta en la dirección opuesta a la del caso 2.

Normalmente el caso 1 y 2, así como 1 y 3 están llevando a cabo comúnmente.

Algunos teóricos hechos

Cualquier rayo de luz se compone de fotones (esto es fácil de ver si uno de investigar acerca de la producción de luz, lo que ocurre siempre desde emocionado partículas subatómicas).

Los fotones son indivisibles quanta y no podía ser dividido en su directo entre la emisión y la absorción.

Para fotones reflejados en los entrantes y los salientes de los ángulos son iguales. Esto se utiliza en los telescopios de reflexión que no cualquier cromática aberrivation.

Para refractada fotones - como en este prisma el ángulo de refracción depende de sus longitudes de onda:

Pero los fotones de longitudes de onda de la misma estancia, y los fotones no son dividido en un refracta y refleja un fotón.

Su hipótesis

Así que su primera conjetura

lo que sobre cada uno de los fotones; el fotón se dividió en dos, y la otra mitad se refleja mientras que la otra se refracta?

no es derecho.

hace algunos fotones se reflejan y algunos de refractar, y si así lo determina lo que ocurre para que el fotón?

Tal vez usted sabe que los fotones tienen un campo eléctrico a un componente de un campo magnético componente, ambos perpendiculares a la dirección de propagación y el uno al otro. Voy a centrarse en el componente de campo eléctrico, pero todo lo que ahora se dice que es correcto para el campo magnético componentes también. La dirección del campo eléctrico de los fotones de una térmico de la fuente (bombilla de luz, fuego, ...) se distribuyeron al azar en torno a 360°.

Dependiente del ángulo en el que el haz se dirige al prisma, más (o menos) de luz atraviesa un prisma y menos (o más) de la luz es reflejada. Se encontró que los dos haces están polarizadas. Significa, el campo eléctrico de los fotones tiene una dirección preferencial.

La polarización de la luz

¿Qué ocurre con los fotones? El uso de la luz polarizada que se vea lo que sucede. Gire la dirección de la polarización y verás que en un momento la luz se hace más y más, reflejadas y 90° más tarde se hace más a través de un prisma. Así que la dirección del campo eléctrico de los fotones determina el comportamiento de la interacción con el prisma.

Answer 3

1) Esto es incorrecto. Los fotones no se puede dividir, la energía está cuantizada.

2) Este es un poco más correcta. No es completamente correcto, pero pensando a lo largo de estas líneas le dará los resultados que hacen un poco más de sentido. Una imagen más completa es como sigue. Cuando un fotón incide en el límite entra en una superposición cuántica de tener refractada y después de haber reflexionado. Que es cuando se realiza una medición de qué manera el fotón va, R% a la hora de ver que reflexionar y T% del tiempo usted verá que transmitir en el medio y se refractan. Uno podría decir que el fotón está en una superposición y la medición de los colapsos del sistema en el estado del fotón reflejando o el estado de un fotón de refracción. Al realizar el experimento con 10^16 fotones se ve como T% de que el rayo va de una manera y R% va el otro. Voy a señalar que no hay problemas con la energía aquí. En cada término de la superposición hay un solo fotón de una forma que va, así que cualquiera que sea el resultado se observa en el experimento es consistente con el incidente de fotón único de la energía.

3) Esta pregunta es por todo el lugar. Usted está preguntando acerca de una imagen microscópica de la reflexión y de la refracción. La física clásica respuesta: El campo electromagnético de las unidades de dipolos eléctricos en el material. Estos dipolos de modificar el campo incidente y también irradian sus propios campos. Sin embargo, desde dipolos en diferentes ubicaciones son impulsados por el mismo campo eléctrico de su oscilación es coherente. Esto significa que la emisión de un dipolo de la parte superior de la viga (mirar la imagen) puede interferir de forma coherente con la emisión de un dipolo de la parte inferior de la viga. Esta interferencia es constructiva para dos situaciones. 1) un haz reflejado 2) un rayo refractado. Pregunta: ¿por qué no la haz de reflejar en un ángulo diferente? Respuesta: la interferencia del campo electromagnético de los dipolos y el campo incidente en aquellos puntos del espacio que es destructivo.

La física cuántica respuesta: los átomos en El material de absorber los fotones, pero ya que son impulsados por un campo eléctrico que, coherentemente, se someten a la emisión estimulada de manera que su emisión patrón (una superposición de los fotones van muchas direcciones diferentes) puede sufrir espacial coherente de interferencia. Resultante de la interferencia destructiva para todos los casos, excepto el fotón que refleja o refracta.