Могут ли фотоны колебаться?

Я думаю, что может быть немного ошибочно всегда думать о свете как о наборе фотонов. См. , например, комментарии Джона Ренни в этом посте .

Что касается конструкции вашего зеркала, да, свет может скатываться, когда вы строите полость вокруг, но длина оптического пути должна быть целым числом, кратным длине волны света (свет находится в резонансе с полостью). Внерезонансный резонатор не может поддерживать когерентные колебания света. Кроме того, вы нарисовали плоские зеркала, но на практике зеркалам потребуется некоторая кривизна, чтобы компенсировать расходимость распространяющегося света. Первый рисунок будет похож на полость галстука-бабочки, а второй — на полость Фабри-Перо.

Что касается возможности «скорость фотона равна нулю», то это неверно. В микроскопическом смысле скорость фотона всегда$c$, хотя при прохождении через оптически плотную среду групповая скорость света может быть меньше$c$из-за показателя преломления (это макроскопическое описание, а не микроскопическое).

Теперь давайте посмотрим на второй рисунок, например. Свет образует стоячую волну, а на поверхности зеркала амплитуда света равна нулю, поэтому вероятность обнаружения фотона прямо на поверхности равна нулю.

Во-первых, вы не можете переместить зеркало, масса покоя которого превышает скорость света, чтобы заменить источник света. но давайте отбросим это и скажем, что фотон прыгает между двумя совершенными зеркалами. Это называется фотонные часы.

Сейчас фотоны упруго рассеиваются, это называется рэлеевским рассеянием от зеркала, это единственный способ сохранить энергию и фазы фотонов и построить зеркальное отражение. Теперь в случае упругого рассеяния энергия фотона сохраняется, так что в случае идеального зеркала это может продолжаться вечно. Конечно, идеальных зеркал не бывает, поэтому через некоторое время фотон поглощается или неупруго рассеивается и теряет энергию или отдает всю свою энергию электрону поглощающего атома.

Когда фотон упруго рассеивается на атоме зеркала, его волновая функция, описывающая его вероятностное описание для всего пространства, будет изменяться за счет изменения направления вектора скорости фотона. Все остальное, все остальные характеристики фотона сохраняются, только так можно построить зеркальное отображение.

Итак, ваш вопрос, замедляется фотон или нет, это не так. Фотоны всегда движутся со скоростью с в вакууме, если измерять локально. Когда происходит рассеяние, направление вектора скорости фотона меняется, но величина всегда равна c. Это означает, что скорость фотона всегда равна c до, во время и после процесса рассеяния, меняется только направление вектора скорости. (Это справедливо и для поглощения-переизлучения). Если бы произошло поглощение, переизлучение, то фотон перестал бы существовать, до этого момента его скорость равна с, а после испускания его скорость равна с мгновенно.

После комментариев важно отметить, что всякий раз, когда фотон отражается внутри зеркала, он оказывает давление (импульс) на стенку зеркала.