Wie kann mein Fenster das Bild meines Gartens nicht verfälschen?

Wie kann ein Bild durch ein Fenster passieren, wenn die Atome im Glas zufällig Photonen in eine beliebige Richtung emittieren? Ich habe gelesen, dass Glas transparent ist, weil die Atome sichtbares Licht nicht ohne weiteres absorbieren, also geht es direkt durch. Aber wie kann eine Glaslinse etwas brechen, wenn sie nicht einmal interagiert? Doch Lupen verbrennen Ameisen! Ich habe auch gelesen, dass Brechung mit dem Geschwindigkeitsunterschied der Welle in verschiedenen Medien zu tun hat, aber ich dachte, das hätte auch mit Adsorption zu tun. Vielleicht liegt es daran, dass eine kleine Anzahl von Photonen adsorbiert wird und das die ganze Welle irgendwie zurückhält? Oder ist dies nur einer dieser Orte, an denen die klassische Intuition bricht und Sie zu Mathy/qm gehen müssen?

Lupen verbrennen keine Ameisen. Menschen verbrennen Ameisen.

Antworten (1)

Sehr vernünftige Frage. Ich werde versuchen, es intuitiv zu beantworten.

Wenn Sie ein streuendes Medium haben, werden Photonen in zufällige Richtungen reflektiert; aber wenn Sie ein brechendes Medium haben, passiert etwas anderes. Das Photon wird nicht absorbiert und wieder emittiert: Stattdessen interagiert das Photon mit den Elektronen im Medium, und da diese Elektronen etwas an die Atome gebunden sind, führt eine Verschiebung (aufgrund des E-Felds des Photons) zu einer Rückstellkraft . Wir können den Grad der Verschiebung oder Polarisation messen und ihn in Form der Dielektrizitätskonstante des Materials ausdrücken. Bei starker Polarisation ist die Dielektrizitätskonstante hoch. Und der Brechungsindex lässt sich mathematisch maßstäblich mit der Quadratwurzel aus der Dielektrizitätskonstante darstellen.

Was dann passiert, ist, dass sich die gebundenen Elektronen mit dem Photon "phasenverschoben" bewegen, was zu einer Phasenverschiebung der EM-Welle führt (der ursprünglichen Phase des Photons, die etwas von ihrer Amplitude verloren hat, und einer nacheilenden Phase des Elektrons ). Das Photon wurde nicht zerstört - es wurde verzögert, behielt aber seine Richtung bei.

Wenn Sie nun eine Grenzfläche zwischen zwei Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex haben und Licht in einem Winkel auf diese Grenzfläche einfällt, baut sich zwischen benachbarten Strahlen eine größere Phasendifferenz auf, weshalb Licht gebrochen wird; aber wenn das gesamte Licht durch das gleiche Medium mit konstantem Brechungsindex läuft, werden alle Strahlen um den gleichen Betrag gebrochen und bleiben parallel.

Deshalb kann man durch ein Fenster sehen.

Wenn Sie jedoch Mattglas verwenden, ist die Oberfläche nicht mehr plan, sondern wurde geändert, um die Richtung zu ändern - und dies führt dazu, dass das Bild hinter dem Glas unscharf wird. Das gleiche Prinzip existiert in dem Glas, das in vielen Duschen verwendet wird (Originalbild von Victoria Elizabeth Barnes' Beiträgen zum Umbau von Badezimmern :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie können deutlich sehen, wie die untere Hälfte des Fensters das Bild der Bäume draußen verwischt. In dem Artikel nennen sie dieses "kieseliges" Glas.

im refraktiven Medium: Wie können Photonen die Elektronen bewegen, ohne zerstört zu werden ? Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Grundlage der Quantenmechanik darin besteht, dass Licht mit Materie in Energiequanten namens Photonen interagiert. Um die Elektronen des Dielektrikums zum Tanzen zu bringen, müssen daher Photonen absorbiert werden
Kurzer Kommentar: Photonen können mit Elektronen interagieren, ohne zerstört zu werden, und dafür gibt es viele Beispiele. Siehe zum Beispiel Compton-Streuung oder sogar kohärente Streuung (bei der Photonen die Richtung ändern, nachdem sie mit einem gebundenen Elektron interagiert haben, ohne Energie zu verlieren). Ein langer Kommentar wäre zu lang für einen Kommentar…
Haben Sie in diesen Phonenomen Beweise dafür, dass die emittierten Photonen "die gleichen" sind wie die einfallenden?
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