¿Cómo funciona la reflexión?

Seguiré adelante y escribiré esto a pesar de que ya se ha cubierto en el otro hilo ... pero no publiqué allí, así que :)

Primero, si piensa en la luz como una onda (escalar) (que en realidad es una forma de pensar semiclásica pero podría ser suficiente para responder a su pregunta), puede invocar el principio de Huygen-Fresnel que en este caso se reduce a considerar cada punto en la superficie reflectante como origen de una onda esférica reemitida con una fase inicial directamente relacionada con la fase que el punto obtuvo del frente de onda incidente.

La superposición de estos frentes de onda, después de dejar que interfieran destructivamente entre sí, dará como resultado un nuevo frente de onda combinado que se propaga de acuerdo con la ley de Snell (ángulo de incidencia = ángulo de reflectancia). Vea esta imagen para la ilustración correspondiente de la refracción (que es muy similar, no pude encontrar rápidamente una buena imagen de la reflexión):

Ahora, la luz realmente no se comporta "a veces como una partícula, a veces como una onda". Siempre se detecta como cuantos (partículas), pero las amplitudes de probabilidad (fases) se propagan en forma de onda. Una forma de expresar la propagación es decir que un fotón se divide y toma todos los caminos posibles entre A y B (o, en el caso de un reflector, desde A hasta cualquier punto del reflector y luego desde allí hasta el punto B). por cualquier medio). Cada camino recibe una contribución de fase y todos los caminos indistinguibles se suman. La mayoría de las rutas simplemente se cancelan entre sí, pero algunas interfieren constructivamente, creando una gran contribución (en caso de que no conozca QM, la amplitud de probabilidad al cuadrado es la probabilidad del evento descrito, por lo que una gran contribución significa que este resultado probablemente ocurrirá).

En el caso del reflector, la gran contribución ocurre en el ángulo clásico de reflectancia (nuevamente la ley de Snell). Observe la similitud entre esta formulación (llamada enfoque de integral de trayectoria) y el principio semiclásico descrito anteriormente; esto no es una coincidencia, por supuesto.

Además, para divagar brevemente sobre su pregunta implícita sobre el tiempo de "reflectancia" distinto de cero por átomo, decir que una órbita de electrones absorbe la energía del fotón durante un tiempo y luego la vuelve a emitir un tiempo distinto de cero es, por supuesto, también un ligera simplificación. En realidad, el electrón interactúa con el fotón, cambia un poco su impulso, vuelve a emitir (interactúa) con el nuevo fotón y cambia su impulso nuevamente. Este proceso de dispersión ocurre en todos los momentos y tiempos intermedios permitidos, que luego se superponen como se indicó anteriormente y, por lo tanto, no estoy seguro de que tenga sentido hablar de un tiempo apreciable de reflectancia. Nótese que esta dispersión es en la práctica muy diferente de la dispersión que puede excitar al electrón a otra órbita.

En realidad, considero que la reflexión de una onda es más fácil que la reflexión de una partícula: digamos que tenemos un medio en el que la onda puede propagarse fácilmente, es decir, su amplitud puede variar libremente, cumpliendo algún tipo de ecuación de onda. Puedes imaginarlo como una secuencia de osciladores, donde cada uno de ellos siempre pasa su energía al siguiente.

Si ahora ponemos una pared de ladrillos en el camino de la onda, esencialmente solo creamos una región donde no hay, o hay muchos menos, osciladores para tomar el control de la energía. Entonces, ¿qué hace la ola? No puede continuar en la dirección original, no hay forma de que pueda deshacerse de la energía. Entonces, los osciladores no tienen más remedio que enviar la energía de regreso a través del medio.