Скорость света при отражении [дубликат]

В этом случае было бы полезно не рассматривать свет в форме частиц как фотоны, а вместо этого рассматривать его как волну — см. эту страницу в википедии . Затем волна просто отражается от поверхности, и нам не нужно учитывать кинетику какой-либо частицы. Волна в вакууме будет продолжать распространяться со скоростью света, независимо от поверхности, от которой она отражается.

Однако можно продолжать рассматривать свет как фотоны. Эти фотографии поглощаются материалом, который затем мгновенно испускает новый фотон с той же скоростью, что и падающий фотон. Это не связано с отражением фотона материалом, поэтому исключается случай, когда фотон будет иметь скорость, равную 0.

Спасибо TheGhostOfPerdition за указание на то, что я пропустил вторую часть.

Поясню в чисто классических терминах (не описание реальности, но легко представить).

Вы поняли, что когда мяч отскакивает от стены, в какой-то момент он не имеет импульса. Однако в нем еще должна быть вся энергия движения (без учета потерь в окружающую среду) - куда делась эта энергия?

Шар состоит из множества отдельных атомов, связанных вместе электромагнитными силами. Когда мяч начинает ударяться о стену, она сжимается — атомы сближаются ближе, чем без давления. Когда задняя часть мяча приближается к передней части мяча, кинетическая энергия преобразуется в это сжатие, а импульс передается стене (а через нее и Земле, незначительно ускоряя ее вращение). В какой-то момент кинетическая энергия вся уходит - в сжатый шар, звук, легкий нагрев и шара, и стенки и т.д. Но шар все равно сжимается, и атомы не хотят быть так близко друг к другу - поэтому они толкают друг друга и атомы в стене. Запасенная энергия сжатия преобразуется обратно в кинетическую энергию, а импульс «крадет обратно» у стенки (опять же, немного ускоряет вращение Земли). Мяч набирает скорость, и когда все сжатие сброшено, он движется с той же скоростью, что и при ударе (без учета потерь энергии в окружающую среду).

Фотон не составная частица. Нечего «сжимать» для накопления кинетической энергии. Сравните, как отскакивает резиновый шар от того, как отскакивает бильярдный шар. В первом случае большая часть энергии сохраняется при сжатии резинового мяча. Но бильярдный шар намного тверже, и при его сжатии почти не запасается энергия - время, которое шар проводит в стадии «без импульса», намного короче, чем для резинового шара. На этой картинке фотон можно считать бесконечно твердым — он вообще не проводит время в «сжатой» фазе — он сразу же отскакивает, как шарики в идеальной колыбели Ньютона.

Однако я должен еще раз отметить, что на самом деле свет работает не так. На самом деле фотон вообще не отскакивает, а поглощается, и через некоторое время другой фотон излучается в правильном направлении, как если бы фотон отскочил.

И что хорошо в физике, так это то, что по мере того, как вы будете углубляться, вы увидите много «ну, это не совсем так». Все те модели поведения, которым вас учили (и будут учить в будущем), находятся в наших моделях реальности, а не в самой реальности. Это полезные модели для моделирования одних сценариев и бесполезные для других. Нужно рассчитать, куда попадет луч света, если направить его на зеркало? Вы уже можете это сделать, просто используя простую угловую модель Брюстера. Но реальность сложнее - например, если вы стачиваете кусочки зеркала в точно рассчитанных местах, у вас будет зеркало, отражающее свет под другим углом (поищите «дифракционное зеркало», если это звучит интересно :) ).

Насколько нам известно, даже фотоны на самом деле не реальны. На данный момент в лучшей модели реальности, которая у нас есть, нет прыгающих мячей, нет фотонов, которые иногда ведут себя как маленькие мячи, а иногда как волны в бассейне, есть просто квантовое поле, которое не является ни маленьким мячиком, ни волной в бассейне. Но мы используем эту модель только тогда, когда это абсолютно необходимо, потому что ее очень сложно использовать. Но мы знаем, что это ближе всего к реальности, чем все остальное, что у нас есть, потому что оно объясняет (и предсказывает) вещи, которые не делает ни одна другая теория, и мы уже зависим от теории в реальных практических устройствах в повседневном использовании (я предполагаю, что у вас есть персональный компьютер, так как вы публикуете вопросы на StackExchange: P). Когда-нибудь лучшая теория может получить распространение, и мы скажем: «Ну, мы думали, что свет на самом деле является поверхностным явлением лежащего в основе электромагнитного квантового поля, но так получилось, что думать об этом было глупо! Наоборот, очевидно, что бананы действительно фундаментальны во вселенной." :)