Является ли отражение просто переизлучаемой длиной волны в электронном масштабе? Требует ли отражение в первую очередь поглощения?

Я изучаю, как различные длины волн выбирают отражение, поглощение или передачу через конкретный материал.

Я читал, что передача — это когда волны вообще не взаимодействуют с электронами материала, а отражение — это когда объект все еще поглощает длину волны, но затем излучает обратно ту же длину волны, что и отраженная волна.

Является ли отражение просто переизлучаемой длиной волны в электронном масштабе? Требует ли отражение в первую очередь поглощения? Я не могу найти вспомогательные ссылки, объясняющие все это.

Ответы (2)

Это огромная тема, и все, что происходит, зависит от частоты входящей электромагнитной волны и материала (системы), с которым сталкивается электромагнитная волна.

Входящее осциллирующее электрическое поле (ЭМ-волна) взаимодействует с зарядами, входящими в состав материала, и заставляет заряды колебаться с частотой входящей ЭМ-волны.
Заряды, которые были вынуждены колебаться, излучают электромагнитные волны той же частоты, что и приходящая волна, во всех направлениях.
То, что вы «видите», является суммой всех волн, излучаемых колеблющимися зарядами, составляющими отражающую поверхность, с некоторым отражением, некоторым пропусканием и некоторым поглощением.

В металле волны, излучаемые колеблющимися свободными электронами, примерно 180 не в фазе с падающими волнами, и это приводит к почти нулевому результирующему электрическому полю в металле и отраженным волнам. Иными словами, входящее осциллирующее электрическое поле индуцирует токи на поверхности металла, а эти осциллирующие токи производят осциллирующие электрические поля.

Свободные электроны в металле имеют собственную частоту колебаний, называемую плазменной частотой, которая для натрия соответствует длине волны 210 н м т.е. значительно ниже длины волны видимого света в ультрафиолетовой части электромагнитного спектра).
Таким образом, металлы отражают (и поглощают благодаря своему сопротивлению) электромагнитные волны выше длины волны плазмы.
Если входящая электромагнитная волна имеет частоту намного выше, чем плазменная частота металла (т.е. длина волны < 210 н м для натрия) то свободные электроны не могут реагировать на скорость колебаний приходящих волн и волны проходят через метат - металл прозрачен для такой волны.

Хороший ответ. 1. Подскажите, пожалуйста, что будет, если частота ЭМ волны совпадет с плазменной, в данном случае ровно 210нм? Пройдет ли это или отразится? 2. Я думал, что свет с более короткой длиной волны проходит через металл, потому что он в основном видит промежутки между атомами, а взаимодействие с самими атомами имеет меньшую вероятность, чем просто прохождение между ними.
Отражательная способность резко падает на частоте плазмы или около нее.

Фотоны являются квантово-механическими объектами, как и электроны, атомы и молекулы. Они подчиняются законам квантовой механики. Энергия фотона час * ν где ν - это частота классического электромагнитного света, на котором будет создаваться большое количество фотонов такой энергии. Посмотрите это, чтобы понять, как фотоны создают классическую электромагнитную волну.

Взаимодействие с твердыми телами также зависит от квантово-механической природы атомов и молекул в твердом теле. Твердое тело может иметь решетку. , кристалл например.

Рассеяние фотонов на решетке может быть упругим, и тогда могут происходить отражения от первого слоя решетки.

Если в решетке нет энергетических уровней с энергией час * ν что позволило бы атомам или молекулам или самой решетке возбудиться и поглотить фотон, твердое тело прозрачно для фотона.

Как для отражения, так и для прозрачности важно, чтобы энергия отдельных фотонов не менялась, а также фаза их волновой функции по отношению ко всем другим фотонам в потоке. Если бы фазы были разными, как это происходит при поглощении и переизлучении, никакие изображения не могли бы переноситься светом, потому что переизлучение имеет случайные фазы для каждого отдельного фотона, составляющего отраженное изображение. Поглощенные фотоны выходят из потока.

Обратите внимание: квантово-механические взаимодействия на самом деле происходят с электрическими полями, создаваемыми атомами и молекулами, а не с отдельными электронами.