Hat das emittierte Photon bei der Reflexion dieselben Eigenschaften?

Wie jedes Quantenfeld können Sie Licht entweder als Teilchen oder als Welle annähern. Sie müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass beide nur Annäherungen an die wahre Natur des Lichts sind und wie alle Annäherungen unter bestimmten Umständen gut und unter anderen schlecht funktionieren.

In diesem Fall ist das Photonenmodell eine schlechte Möglichkeit, den Reflexionsprozess zu beschreiben. Bei der Reflexion werden Photonen nicht absorbiert und dann wieder emittiert. Sie haben Recht, dass die oszillierende Lichtwelle des Lichts mit Elektronen im Reflektor interagiert und die resultierenden oszillierenden Dipole Licht zurückstrahlen. Während dies jedoch mit einem Wellenmodell leicht beschrieben werden kann, ist es mit Photonen schwer zu beschreiben. Im Allgemeinen funktioniert das Photonenmodell gut, wenn Licht Energie mit etwas austauscht, also wäre es beispielsweise ein gutes Modell, wenn das Licht Photoelektronen aus dem Spiegel ausstoßen würde. Wenn wir die Ausbreitung von Licht untersuchen, ist das Wellenmodell eine viel bessere Annäherung.

Ich glaube also nicht, dass Ihre Frage in ihrer derzeitigen Formulierung sinnvoll beantwortet werden kann. Wir können jedoch sagen, dass das reflektierte Licht ungefähr die gleiche Frequenz wie das einfallende Licht hat. Eine ungefähr sagen, weil es prinzipiell Effekte gibt, die die Frequenz verändern könnten. Wenn der Spiegel beispielsweise in Null-G schwebt, bewirkt die Impulsänderung bei der Reflexion des Lichts, dass der Spiegel um einen winzigen Betrag beschleunigt und daher das reflektierte Licht um einen winzigen Betrag rot verschiebt. In den meisten Fällen können wir diese kleinen Effekte ignorieren.

An der Reflexion ist keine Absorption und Reemission beteiligt. Überhaupt keine.

Dies kann mit einem Laser nachgewiesen werden; jeder farbige Laser.

Wenn Sie einen kollimierten, erweiterten Laserstrahl verwenden, der in einem Winkel auf die reflektierende Oberfläche einfällt, erhalten Sie eine Interferenz zwischen der einfallenden Welle und der reflektierten Welle. Das ist nur möglich, wenn beide kohärent sind, die einfallende Welle also gebrochen und nicht absorbiert wird. Die reflektierende Oberfläche ist kein Lasermedium, daher könnte es keine kohärente stimulierte Emission geben und darüber hinaus für jede einfallende Wellenlänge.

Die Photonen werden bei der Reflexion nicht absorbiert .

Hat das emittierte Photon bei der Reflexion dieselben Eigenschaften?

Während der Reflexion ändert sich die Farbe nicht und die Phasen ändern sich nicht, sonst wären die reflektierten Bilder unscharf.

Ich werde die anderen Antworten vervollständigen, indem ich das Spiegelmaterial untersuche.

Nicht alle Materialien reflektieren. Reflektierende Materialien sind Materialien, bei denen die mikroskopischen Domänen im Festkörper kohärent sind und Kristallstrukturen bilden. Ein hochglanzpolierter Metallspiegel beispielsweise reflektiert aufgrund des sehr hohen Reflexionskoeffizienten klassisch . Aus diesem Grund sind alle Spiegel mit einer Art Metall im hochreflektierenden Modus mit Glas hinterlegt. (Glas selbst, wie auch Wasser, haben einen Transmissionskoeffizienten, der den Reflexionskoeffizienten außer bei bestimmten Winkeln auf einen sehr kleinen Wert reduziert).

Photonen sind ein anderes Gerüst, ein quantenmechanisches Gerüst. In der Quantenmechanik haben wir Lösungen von Gleichungen mit Randbedingungen für jedes gegebene Problem. Das Problem „ein Photon trifft auf eine stark reflektierende Metalloberfläche und wird reflektiert“ hat mit den gegebenen Randbedingungen eine ganz spezifische Lösung. Wie Sie wissen, gibt es in der Quantenmechanik bestimmte Energiezustände, die sicherstellen, dass in diesem Energiezustand keine Energie verschwendet wird. Wenn also das Photon reflektiert wird und seine Energie (Farbe) immer noch dieselbe ist, bedeutet dies, dass ein Gesamtzustand (Photon / Metallkristall) die Lösung einer elastischen Streuung ergab, bei der keine Energie verloren ging (innerhalb der Heisenberg-Unschärferelation) .). Die Natur ist sehr gut im analogen Lösen von Problemen :). Gute Reflektoren haben viele Zustände, die eine Reflexionslösung aufnehmen können (Metalle hauptsächlich wegen der Elektronenbänder, die nicht an einzelne Moleküle und Atome gebunden sind).

Sowohl klassisch als auch quantenmechanisch besteht also Konsistenz: Das Photon verliert seine Energie nicht, wenn es mit der gesamten Kristall- / Domänenstruktur des Reflektors interagiert.

Ihr Titel und Ihre Frage haben einige Inkonsistenzen, zum Beispiel kann ein Photon auch einen Spin haben, und das Feld selbst kann auch einen Bahndrehimpuls usw. tragen. Aber aus der Fresnel-Gleichung:

r=(n-1+ik)/(n+1+ik)

wo n und k Realteil und Imaginärteil für die Materialien sind, können Sie sehen, dass die Reflexionsspektren bereits die Dispersion der Materialien enthalten, und nicht nur die Amplitude, sondern auch die Reflexionsphase wird geändert, aus diesen Informationen können Sie die Eigenschaften erkennen der Materialien: Was das menschliche Auge am meisten sieht, ist das reflektierte Licht, richtig? Das reflektierte Photon kann auch Informationen über Spin und Bahndrehimpuls der Materialien u.a. enthalten.