Как работают зеркала?

Мой профессор физики объяснил мне, что электромагнитные волны состоят из двух компонентов — электрического и магнитного , — которые вызывают друг друга.

  1. Какая часть зеркала действительно отражает волну?
  2. Какая из этих двух волновых составляющих? Оба?
  3. Почему при этом волна не сильно искажается?

Я предполагаю, что настоящие электроны атомов серебра играют роль, но почему тогда не каждый материал отражает? Потому что он не "идеально" плоский? Если я выстрою атомы неметаллического элемента в идеальной плоскости (может быть, в несколько рядов), будет ли он отражать свет так же, как зеркала?

См. также: Плазмоны.
Принятый ответ не кажется правильным; ответ на этот повторяющийся вопрос более точен: physics.stackexchange.com/a/339896/68611

Ответы (2)

Рефлексию можно рассматривать как двухэтапный процесс. Падающая волна заставляет электроны в серебре вибрировать, как в антенне. Хотя, вибрируя, они тоже излучают тот же свет. Так что электроны на поверхности серебра отражают приходящую волну. Как вы упомянули, волна частично электрическая, а частично магнитная, но их нельзя разделить, поскольку они являются друг для друга причиной и следствием: без одного не было бы и другого, и поэтому она должна отражать обе части.

То, что серебро (и все металлы) не искажается, связано с тем, что они также являются очень хорошими проводниками. Это предотвращает проникновение электромагнитных волн в объект. Граничные условия, которые должны выполняться (поскольку он является проводником), приводят к идеальному отражению и к тому, что результирующий угол равен углу падения.

Аналогичные граничные условия существуют для непроводящих материалов, таких как пластик и стекло. Эти сходные условия приводят к отражению стекла и блеску/отражению на других гладких поверхностях (хотя могут быть и другие причины). Также из этих граничных условий следует закон Снеллиуса.

В отличие от проводящих материалов электромагнитные волны могут проникать в непроводящие объекты. Как следствие, часть приходящей волны передается в материал. Распространение или затухание волны через материал во многом зависит от свойств материала. Некоторые материалы, такие как стекло, почти не гасят волны, и вы можете видеть сквозь них, в то время как другие, такие как большинство пластиков, гасят волны и поэтому непрозрачны.

Попытка разделить электрическую и магнитную части волны невозможна (уравнения Максвелла связывают их для распространения), поэтому я проигнорирую ваши первые два абзаца.

Зеркальная проводимость является ключевым моментом. Электрическое поле света достигает металла зеркала и, таким образом, вызывает протекание тока (который фактически генерирует противоположно движущуюся электромагнитную волну, почти нейтрализующую поверхностное электрическое поле). Отраженное изображение, которое вы видите, действительно создается этими наведенными токами.

"Плоскостность" не имеет значения. «Свободные электроны для движения» имеют значение.