Как работает отражение?

Я просто продолжу и запишу это, хотя это уже обсуждалось в другой теме ... но я не писал там, поэтому :)

Во-первых, если вы думаете о свете как о (скалярной) волне (что на самом деле является полуклассическим способом мышления, но может быть достаточным для ответа на ваш вопрос), вы можете применить принцип Гюйгена-Френеля, который в этом случае сводится к рассмотрению каждого точка на отражающей поверхности как источник переизлученной сферической волны с начальной фазой, непосредственно связанной с фазой, которую точка получила от падающего волнового фронта.

Наложение этих волновых фронтов после того, как вы позволите им деструктивно интерферировать друг с другом, составит новый комбинированный волновой фронт, который распространяется в соответствии с законом Снеллиуса (угол падения = угол отражения). См. это изображение для соответствующей иллюстрации преломления (очень похожее, я не смог быстро найти хорошее изображение отражения):

Теперь свет действительно не ведет себя «иногда как частица, иногда как волна». Он всегда регистрируется как кванты (частицы), но амплитуды вероятности (фазы) распространяются волнообразно. Один из способов выразить распространение — сказать, что фотон является своего рода расщепленным и проходит все возможные пути между А и В (или, в случае отражателя, из А в любую точку на отражателе, а затем оттуда в точку В). с помощью любых средств). Каждый путь получает фазовый вклад, и все неразличимые пути суммируются. Большинство путей просто компенсируют друг друга, но некоторые конструктивно мешают друг другу, создавая большой вклад (если вы не знаете QM, квадрат амплитуды вероятности является вероятностью описанного события, поэтому большой вклад означает, что этот результат, скорее всего, произойдет).

В случае рефлектора большой вклад приходится на классический угол отражения (снова закон Снеллиуса). Обратите внимание на сходство между этой формулировкой (называемой подходом интеграла по путям) и полуклассическим принципом, изложенным выше; это не совпадение конечно.

Кроме того, чтобы кратко отвлечься от вашего подразумеваемого вопроса о ненулевом времени «отражательной способности» для каждого атома - сказать, что электронная орбита некоторое время поглощает энергию фотона, а затем переизлучает ее через ненулевое время позже, конечно, также является небольшое упрощение. На самом деле электрон взаимодействует с а-фотоном, немного меняет свой импульс, переизлучает (взаимодействует) с новым фотоном и снова меняет свой импульс. Этот процесс рассеяния происходит при всех разрешенных импульсах и промежуточных моментах времени, которые затем все накладываются друг на друга, как указано выше, и, следовательно, я не уверен, что имеет смысл говорить о каком-либо заметном времени отражения. Обратите внимание, что это рассеяние на практике сильно отличается от рассеяния, которое может перевести электрон на другую орбиту.

На самом деле я считаю отражение волны более легким, чем отражение частицы: скажем, у нас есть среда, в которой волна может легко распространяться, то есть ее амплитуда может свободно изменяться, выполняя какое-то волновое уравнение. Вы можете представить это как последовательность осцилляторов, где каждый из них всегда передает свою энергию следующему.

Если мы сейчас поставим кирпичную стену на пути волны, мы, по сути, просто создадим область, где нет или намного меньше осцилляторов, принимающих энергию. Так что же делает волна? Он не может продолжаться в первоначальном направлении, он никак не может избавиться от энергии. Таким образом, у осцилляторов нет другого выбора, кроме как отправить энергию обратно через среду.