Как каждый луч света или фотон может следовать одному и тому же закону Снелла в очень случайных состояниях вещества, таких как газы и жидкости?

Мы знаем, что для изучения преломления на границе раздела двух сред мы используем закон Снеллиуса, который

мю "=" грех ⁡ ( я ) грех ⁡ ( р )
или
мю "=" с / в
(для вакуума как одной из сред).

Я знаю, что это экспериментально доказанный закон, но я не понимаю одного: каждый раз, когда луч света проходит через границу между двумя средами, он преломляется под одним и тем же углом для двух конкретных сред. Теперь, если мы посмотрим на вторую формулу, мы сможем понять, что, например, когда световой луч проходит, скажем, из вакуума в любую другую среду, его скорость уменьшается из-за того, что свету требуется время, чтобы он поглотился, а затем испустился какой-либо средой. частица. Но он по-прежнему движется со скоростью с в пустом месте в среде. Я не понимаю, почему такие случайные системы, как жидкости и газы, не дают случайных результатов для углов преломления.

Ответы (1)

Типичный фотон видимого света имеет пространственный размер не меньше его длины волны, которая составляет несколько сотен нанометров. Если нет процесса, который бы локализовал фотон, он может иметь еще большую пространственную протяженность за счет квантовой делокализации. Молекулы обычно значительно меньше. Например, молекула воды имеет длину всего 0,3 нм. Поэтому фотон ощущает только пространственно усредненные электрические поля среды. Более того, длина среды, которую фотон пересекает в направлении своего движения, даже намного больше, чем длина волны фотона, что увеличивает аргумент усреднения.

Для высокоэнергетических фотонов с меньшими длинами волн (рентгеновское излучение, гамма-излучение) мы с большей вероятностью наблюдаем рассеяние фотона на отдельных электронах или ядрах, а не на границе двух сред с разными показателями преломления.

Когда луч света проходит, скажем, из вакуума в любую другую среду, его скорость уменьшается из-за того, что свету требуется время, чтобы он поглотился, а затем испустился какой-либо частицей.

Я не думаю, что это точно, скорость в среде уменьшается не из-за многократного поглощения/излучения, а потому, что электрические заряды в среде реагируют на электрическое поле в фотоне, испуская вторичную волну, которая интерферирует с электрическим полем оригинала. свет ( Википедия ).

Таким образом, для более коротких длин волн, таких как рентгеновские лучи, закон Снелла не будет следовать, если это так.
Для X-way по-прежнему будут фотоны, реагирующие на границе среды и подчиняющиеся закону Снеллиуса. Но многие фотоны также будут поглощаться или рассеиваться отдельными молекулами. Так что это ближе к «реагированию на случайные состояния материи», чем к видимому свету.
«Типичный фотон видимого света имеет пространственный размер не меньше его длины волны». Мы ничего не знаем о размере фотона, только о его вероятностном распределении.
Правильно, не лучше ли было бы написать "фотон видимого света делокализован на площади не меньшей, чем его длина волны"?
Как каждый луч света или фотон может следовать одному и тому же закону Снелла в очень случайных состояниях вещества, таких как газы и жидкости?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v