Woher „weiß“ ein Photon, wann es im Falle einer Brechung reflektieren muss? [geschlossen]

Bei Dünnschichtinterferenzen und bei Glasfasern ist Brechung beteiligt. Je nachdem, unter welchem ​​Winkel ein Lichtstrahl auf das Material trifft, wird er reflektiert oder durchgelassen. Die Lichtbrechung hängt von den unterschiedlichen Materialien wie Luft und Wasser, Glas oder Öl ab.

Aber soweit ich weiß, findet die Reflexion innerhalb des Materials der Dünnschicht oder des Glases statt. Aus dieser Sicht hat dieses Photon also das Material auf der anderen Seite dieses Materials nicht "gesehen" oder "gefühlt", dessen Brechungsindex sie widerspiegeln würde. Wenn also ein Photon reflektiert wird, bevor es das andere Material „kennt“ (wie es von den Atomen desselben Materials reflektiert wird, in das es hineingegangen ist), woher „weiß“ es, dass es zurückprallen „muss“?

Ein Lichtstrahl ist nicht einfach ein Bündel von Photonen. Tatsächlich sind Photonen eine sehr schlechte Art, einen Lichtstrahl zu beschreiben. Wenn Sie darauf bestehen, Photonen zu verwenden, müssten Sie den Strahl als einen kohärenten Zustand auf vielen delokalisierten Photonen beschreiben. Da die Photonen delokalisiert sind, fühlen sie das gesamte System, durch das der Lichtstrahl geht.
Zusätzlich zu @ JohnRennies Kommentar: Sie fragen nach einer Quantentheorie der Reflexion / Brechung. Dies wird normalerweise durch QED gut erklärt. Der Grund dafür ist, dass Sie die Photonen in einem kohärenten Zustand modellieren müssen. Für die Brechung ist der Brechungswinkel so definiert, dass der Photonenstrahl kohärent bleibt UND die Wellenfunktion an der Grenzfläche kontinuierlich ist. Dies sollte Ihnen eine Quantenformulierung des Snellschen Gesetzes geben. Dies gilt nur für einen Bereich von Winkeln. Außerhalb dieses Bereichs erfordert die Kohärenz negative Winkel, was bedeutet, dass der Lichtstrahl im selben Medium bleibt.
Beachten Sie auch, dass die Reflexions- / Brechungsgesetze von den Dielektrizitätskonstanten dieses Mediums abhängen, die in einer Quantentheorie berechnet werden können.
@Eh-whaaa Wir brauchen keinen kohärenten Zustand, um Reflexion und Brechung zu beschreiben. Strahlen mit sehr geringer Intensität ("jeweils ein Photon") gehorchen ebenfalls dem Gesetz von Snell. Tatsächlich ist das Bild eines Photons als Teilchen wie eine Kugel ein sehr schlechtes Modell. Ich wiederhole nur den Punkt, dass in der Quantentheorie die Anregung des Feldes ("Photon") delokalisiert ist und das andere Material "kennt" .
es ist Dialektik. Entfernen Sie die Möglichkeit, dass ein Photon etwas weiß, und Sie müssen nicht über Delokalisierung sprechen. Dann gehört hier letzteres zur Untertheorie über das Photonenwissen

Antworten (1)

Wie in den Kommentaren erwähnt, ist ein Photon "delokalisiert", also fühlt es das gesamte System. Sie können sich ein Photon als eine lang-lange Welle vorstellen (mit einer definierten Frequenz) und als solche interagiert es mit dem gesamten Material. Genauer gesagt kann man sagen, dass die Quelle des Photons der gesamte Ladungssatz ist, also ist das Photon eine kollektive Anregungsart eines gegebenen Systems. So wird es natürlich, dass ein Photon mehr fühlt, als wir naiv denken. Die Vorstellung eines separaten Photons im Weltraum ist ein schlechtes physikalisches Bild.

Woher „weiß“ ein Photon, wann es im Falle einer Brechung reflektieren muss? [geschlossen]
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