4 июля 2011 в 18:00,

Что надо делать, чтобы отражать, или что общего у зеркала и нового ботинка

Возьмем два ботинка: пыльный и натертый до блеска. Пыльный ботинок отражает лучи света хаотично во всех направлениях, и изображение теряется. Начищенный ботинок отражает свет в одном направлении, и в него можно смотреться, если больше некуда. Крайним пределом такого типа отражения и является зеркало.

Все вокруг отражает свет, кроме источников света, но не в каждой поверхности мы видим отражение. Дело в том, что мало отразить лучи света обратно: чтобы сохранить картинку, надо отразить их в том же порядке. Тут и кроется различие двух типов отражения: диффузного (пыльный ботинок) и зеркального (начищенный). В первом случае свет отражается как попало, а во втором — упорядоченно. При этом неважно, сколько света отражается: стекло отражает 4%, но мы все равно видим свое отражение в окне. Хорошее зеркало отражает 99,9% видимого света.

Зеркало не меняет местами «право» и «лево». Если поднести к зеркалу компас так, чтобы юг смотрел в зеркало, то восток и запад останутся на своих местах — а вот север с югом поменяются. Меняются понятия «перед» и «зад».

Отражающий слой зеркала — это тонкий, очень ровный слой металла (в лучшем случае серебра, иногда алюминия). Металлы — отличные проводники, это значит что в них много свободных электронов. Когда свет (а это, как мы помним, электромагнитная волна) попадает на металл, она приводит в движение электроны, а электроны, двигаясь, излучают обратную волну с теми же характеристиками. То есть волна, отраженная от зеркала, — это не та же самый волна, что попала на зеркало.

Иллюстрация: Максим Чатский

Если поверхность неровная (разные ее участки наклонены под разными углами), то пучок параллельных лучей, падающий на нее, будет отражаться от каждой неровности и по итогу рассеется. Поэтому сухой камень может не отражать совсем – его поверхность очень неровная; но стоит его намочить — и вода образует гладкий ровный слой, затекая во все впадинки, и будет отражать — пусть и несильно.

Так что зеркалом может стать любая ровная отражающая хоть сколько-либо поверхность (первые зеркала были сделаны из полированного обсидиана, например). Но хорошим зеркалом — только хороший проводник.

вторник 5 июля 2011 в 17:57

Константин Катамадзе

При отражении электроны не поглощают фотоны. Отражается как раз тот же фотон, который падал на зеркало. У него будут те же поляризационные и спектральные свойства, что и у падающего.
Вообще, физика отражения чаще описывается при помощи волновой а не корпускулярной теории света. Если все-таки проводить аналогию с фотонами и электронами, то это как человек на батуте. Человек прыгает на батут, батут прогибается, после чего выталкивает человека обратно. Так и фотоны отклоняют электроны от положения равновесия, после чего электроны возвращаются обратно, отражая фотоны.

19:10

Леша Ивановский

может это вопрос терминологии? но возможно вы правы и стоит написать скорее в волновых терминах, чем в корпускулярных.

если мы вернемся к волновой теории (но не является ли отражение в зеркале примером эффекта Комптона - эффекта насквозь корпускулярного? ведь часть энергии теряется - отражает зеркало 99,9% ) то волна излучаемая возникает как я понимая из-за движения электронов? т.е. свет(волна) пришла – электроны начали движение – и испустили волну. разве свет исходящий из зеркала не является волной порожденной движением электронов в металле?

но наверное действительно не стоит на это смотреть на уровне фотонов. но на уровне света как волны мне кажется смело можно сказать что первичная волна поглощается, после чего испускается новая.

я примерно на такое объяснение ориентировался.

A light wave is a EM field, so as it impinges on the metal mirror, it will induce a motion of the charged electrons to perfectly cancel the wave on the surface. But, as Newton tells us, an object in motion tends to stay in motion, so the after the electrons have cancelled the field, they will continue to move due to their induced momentum. Hopefully you know a moving charged particle induces a EM field, so the now moving electrons will induce exactly the field they just cancelled, but they will send it off in the direction it was coming.

среда 6 июля 2011 в 10:50

Константин Катамадзе

При комтоновском рассеянии как раз часть энергии фотона переходит электрону, поэтому рассеянный фотон обладает меньшей энергией. А при отражении энергия излучения не теряется, не переходит веществу. Другое дело, что, как вы пишете, отражается всего 99,9% фотонов, а 0,1% фотонов поглощается или преломляется, но каждый фотон либо целиком отражается, либо целиком поглощается.
С точки зрения волновой теории все так. Э. м. волна приводит в движение электроны, а движущиеся электроны являются вторичными источниками э. м. волн. В этом смысле, колеблющийся в зеркале электрон становится частью волнового процесса, а фотон - квант энергии этой волны, в которой принимает участие и поле и вещество.

11:29

Настя Попова

Костя, спасибо за коммент.

15:22

Константин Катамадзе

Я бы поправил так:
«Металлы — отличные проводники, это значит что в них много свободных электронов. Когда свет (а это, как мы помним, электромагнитная волна) попадает на металл, она приводит в движение электроны, а электроны, двигаясь, излучают обратную волну с теми же характеристиками.»

16:35

Настя Попова

поправка принята)

понедельник 14 ноября 2011 в 11:45

в волновых было бы не очень понятно. а так прям осязаемо все получилось. это же научпоп, то есть допустимы довольно большие погрешности по отношению к науке в целях большей наглядности и упрощения.

понедельник 23 января в 08:25

а что происходит с квантовым состоянием фотона? происходит ли редукция неопределенности волновой функции? каким образом электрон участвует в отражении?