Что происходит на уровне КМ, когда фотон попадает в зеркало?

Вот диаграммы комптоновского рассеяния низшего порядка

**Ничто не запрещает упругое рассеяние**, т.е. энергии в центре масс неизменны, а углы разные.

Упругое рассеяние логически необходимо, потому что если бы фотоны поглощались и переизлучались, фазы между фотонами, из которых возникает макроскопическая классическая электромагнитная световая волна, были бы потеряны, когерентность изображения в зеркалах была бы потеряна. Это то, что происходит с незеркалами, в основном рассеянные фотоны становятся точечными источниками, некогерентно отражающимися и поглощающимися. Также необходимо, чтобы зеркальное отражение сохраняло цвета. Поглощение и переизлучение изменили бы энергию, если бы не эластичность, и частота фотонов изменилась бы, и, таким образом, цвета сложились бы макроскопически.

Чтобы ответить на заголовок:

Зеркало макроскопично, и его решетка имеет эффективное электрическое поле от поверхностных атомов. Фотон сталкивается с полем, обмениваясь виртуальным электроном, где также электрон слева является виртуальным, чтобы представлять поле, потому что он связан в решетке. Фотон упруго рассеивается в центре масс, сохраняя фазы выходящего луча и, таким образом, возвращает точное изображение. Центр масс почти идентичен лабораторному центру, потому что зеркало макроскопично, и фактически это масса решетки, которая входит в кинематику (аналогично классическому удару мяча о стену).

Остается вопрос, как сохраняются фазы, определяющие классический луч как суперпозицию фотонов. Мое мнение состоит в том, что следует перейти к эмерджентным полям E и B из индивидуальных волновых функций миллионов фотонов, которые также коллективно взаимодействуют с полями решетки, делая наиболее вероятным направлением рассеяния классическое лучевое направление отражения, но я не имею никакой связи. или доказательство этому. Ссылка Мотля выше как раз касается возникновения классической электромагнитной волны из квантово-механических полей и частиц.

Тип поверхности определяет, будет ли преобладать когерентное упругое рассеяние или диффузное рассеяние из-за поверхностных аномалий, или поглощение и переизлучение.

Что более интересно, так это когда решетка прозрачная, где фотон должен взаимодействовать со всей решеткой и сохранять цвет и фазы. Здесь более очевидно, что эмиссии и реабсорбции на отдельных центрах заряда не могут объяснить реальные прозрачные среды, передающие цвета и изображения. Они входят в искажения и изменения цвета.

Есть такая публикация на русском языке, в которой тоже вычисляется упругое рассеяние на связанных электронах.

Большинство металлов после полировки кажутся серыми и одинаково хорошо отражают все частоты видимого света.

Причина в отличной электропроводности, которая представляет собой импеданс в несколько миллиомов для волны, которая обычно в вакууме сталкивается с сопротивлением около 340 Ом.

Большое несоответствие заставляет волну отражаться обратно к источнику в случае проводов или цилиндров.

Для плоских 2D-поверхностей, таких как зеркало, отражение происходит в направлении z, как красноречиво продемонстрировали Physics Girl и Veritassium. Я заметил, что во многих ответах говорится о поглощении/испускании виртуальных фотонов, которое отличается от флуоресценции.

Проблема с любой попыткой объяснить какое-либо макроскопическое явление с точки зрения детальных взаимодействий на самом низком уровне заключается в том, что мы сталкиваемся с большой сложностью. Если посмотреть на взаимодействие фотонов с электронами на фундаментальном уровне, то обнаружится, что нет вершин для упругого рассеяния; фотоны всегда поглощаются и переизлучаются. Тем не менее, это правда, что зеркало должно в какой-то форме упруго рассеиваться. Как это работает?

Ну, это результат бесконечного числа таких процессов поглощения и переизлучения, которые происходят в квантовой суперпозиции. Эти разные события интерферируют друг с другом таким образом, что конструктивная интерференция создает картину процесса упругого рассеяния.