¿Cómo cada rayo de luz o fotón puede seguir la misma ley de Snell en estados muy aleatorios de la materia como gases y líquidos?

Sabemos que para estudiar la refracción en la interfaz de dos medios, usamos la ley de Snell que es

m = pecado ⁡ ( i ) pecado ⁡ ( r )
o
m = C / v
(para el vacío como uno de los medios).

Sé que esta es una ley probada experimentalmente, pero lo único que no entiendo es que cada vez que un rayo de luz pasa a través de una interfaz entre dos medios, se refracta en el mismo ángulo para los dos medios en particular. Ahora, si vemos la segunda fórmula, podemos entender que, por ejemplo, cuando un rayo de luz pasa de, digamos, el vacío a cualquier otro medio, su velocidad disminuye debido al hecho de que la luz tarda un tiempo en ser absorbida y luego emitida por cualquier partícula. Pero todavía se mueve con velocidad. C en el espacio vacío del medio. Lo que no entiendo es por qué tales sistemas aleatorios como líquidos y gases no dan resultados aleatorios para los ángulos de refracción.

Respuestas (1)

El fotón típico de la luz visible tiene un tamaño espacial no menor que su longitud de onda, que es de varios cientos de nanómetros. Si no hay un proceso que localice el fotón, puede tener una extensión espacial aún mayor debido a la deslocalización cuántica. Las moléculas suelen ser considerablemente más pequeñas. Por ejemplo, la molécula de agua tiene solo 0,3 nm. Entonces, el fotón siente solo campos eléctricos promediados espacialmente del medio. Además, la longitud del medio que cruza el fotón en la dirección en la que viaja es incluso mucho mayor que la longitud de onda del fotón, lo que se suma al argumento del promedio.

Para fotones altamente energéticos con longitudes de onda más pequeñas (rayos X, gamma), es más probable que observemos la dispersión del fotón de electrones o núcleos individuales en lugar de la interfaz de dos entornos con diferentes índices de refracción.

Cuando un rayo de luz pasa, por ejemplo, del vacío a cualquier otro medio, su velocidad disminuye debido al hecho de que la luz tarda en ser absorbida y luego emitida por cualquier partícula.

No creo que esto sea exacto, la velocidad en el medio no disminuye debido a la absorción/emisión repetida, sino porque las cargas eléctricas en el medio responden al campo eléctrico en el fotón emitiendo una onda secundaria que interfiere con el campo eléctrico del original. luz ( Wikipedia ).

Entonces, para longitudes de onda más cortas como los rayos X, no seguiría la ley de Snell si ese es el caso.
Para X-way, todavía habrá fotones que reaccionen en el límite medio y sigan la ley de Snell. Pero muchos fotones también serán absorbidos o dispersados ​​por moléculas individuales. Por lo tanto, está más cerca de "reaccionar en estados aleatorios de la materia" que la luz visible.
"El fotón típico de la luz visible tiene un tamaño espacial no menor que su longitud de onda" No sabemos nada sobre el tamaño de un fotón, solo sobre su distribución de probabilidad.
Correcto, ¿sería mejor escribir "el fotón de la luz visible se deslocaliza en un área no menor que su longitud de onda"?
¿Cómo cada rayo de luz o fotón puede seguir la misma ley de Snell en estados muy aleatorios de la materia como gases y líquidos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v