Was passiert auf QM-Ebene, wenn ein Photon auf einen Spiegel trifft?

Hier sind die Diagramme der Compton-Streuung niedrigster Ordnung

**Es gibt nichts, was elastische Streuung verbietet**, dh Energien unverändert im Schwerpunkt und nur Winkel unterschiedlich.

Elastische Streuung ist logischerweise notwendig, denn wenn Photonen absorbiert und wieder emittiert würden, würden die Phasen zwischen den Photonen, aus denen die makroskopische klassische elektromagnetische Lichtwelle hervorgeht, verloren gehen, die Bildkohärenz würde in Spiegeln verloren gehen. Das passiert mit Nicht-Spiegeln, hauptsächlich werden die gestreuten Photonen zu Punktquellen, die inkohärent reflektiert und absorbiert werden. Außerdem ist Spiegelreflexion erforderlich, um die Farben zu erhalten. Absorption und Reemission würden die Energie ändern, wenn auch nicht elastisch, und die Frequenz der Photonen würde sich ändern und damit die makroskopisch aufgebauten Farben.

Um den Titel zu beantworten:

Der Spiegel ist makroskopisch und sein Gitter hat ein effektives elektrisches Feld von den Oberflächenatomen. Das Photon trifft auf das Feld, indem es ein virtuelles Elektron austauscht, wobei auch das linke Elektron virtuell ist, um das Feld darzustellen, weil es in einem Gitter gebunden ist. Das Photon streut elastisch im Massenmittelpunkt, behält die Phasen des austretenden Strahls bei und gibt somit ein originalgetreues Bild zurück. Der Massenmittelpunkt ist fast identisch mit dem Labormittelpunkt, da der Spiegel makroskopisch ist und effektiv die Gittermasse in die Kinematik eingeht (ähnlich wie ein Ball, der klassisch gegen eine Wand schlägt).

Bleibt die Frage, wie die Phasen erhalten bleiben, die den klassischen Strahl als Überlagerung von Photonen definieren. Meine Meinung ist, dass man zu den entstehenden E- und B-Feldern aus den einzelnen Wellenfunktionen der Milliarden von Photonen gehen sollte, die auch gemeinsam mit den Gitterfeldern interagieren, wodurch die wahrscheinlichste Streurichtung die klassische Strahlreflexionsrichtung ist, aber ich habe keine Verbindung oder Beweis dafür. Motls obiger Link beschäftigt sich mit der Entstehung der klassischen elektromagnetischen Welle aus den quantenmechanischen Feldern und Teilchen.

Die Art der Oberfläche entscheidet, ob die kohärente elastische Streuung dominiert oder die Streuung aufgrund von Oberflächenanomalien oder Absorption und Reemission diffundiert.

Interessanter ist, wenn das Gitter transparent ist, wo das Photon mit dem gesamten Gitter interagieren und Farbe und Phasen beibehalten muss. Hier wird deutlicher, dass Emissionen und Reabsorptionen an einzelnen Ladungszentren echte transparente Medien, die Farben und Bilder übertragen, nicht erklären können. Diese treten in Verzerrungen und Farbveränderungen ein.

Es gibt diese Veröffentlichung auf Russisch, die auch die elastische Streuung von gebundenen Elektronen berechnet.

Die meisten Metalle erscheinen nach dem Polieren grau und reflektieren alle sichtbaren Lichtfrequenzen gleich gut.

Der Grund ist die hervorragende elektrische Leitfähigkeit, die einer Welle, die normalerweise im Vakuum auf etwa 340 Ohm trifft, eine Impedanz von einigen Milliohm entgegensetzt.

Im Falle von Drähten oder Zylindern zwingt die große Fehlanpassung die Welle dazu, zur Quelle zurückzureflektieren.

Bei flachen 2D-Oberflächen wie dem Spiegel erfolgt die Reflexion in z-Richtung, wie Physics Girl und Veritassium eloquent demonstriert haben. Ich stelle fest, dass viele Antworten die Absorption / Emission virtueller Photonen angeben, die sich von der Fluoreszenz unterscheidet.

Das Problem bei jedem Versuch, ein makroskopisches Phänomen anhand der detaillierten Wechselwirkungen auf der untersten Ebene zu erklären, besteht darin, dass man auf eine große Komplexität stößt. Betrachtet man die Wechselwirkungen von Photonen mit den Elektronen auf der Fundamentalebene, stellt man fest, dass es keine Scheitelpunkte für elastische Streuung gibt; Photonen werden immer absorbiert und wieder emittiert. Es ist jedoch wahr, dass ein Spiegel eine Art elastischer Streuung durchführen muss. Wie soll das gehen?

Nun, es ist das Ergebnis einer unendlichen Anzahl solcher Absorptions- und Reemissionsprozesse, die in einer Quantenüberlagerung stattfinden. Diese unterschiedlichen Ereignisse interferieren so miteinander, dass konstruktive Interferenz das Bild eines elastischen Streuprozesses aufbaut.