En la refracción, ¿cómo interactúa la luz con los electrones si no se absorbe? [duplicar]

Cuando un fotón interactúa con un átomo pueden suceder tres cosas:

1. dispersión elástica, el fotón mantiene su energía y cambia de dirección

2. dispersión inelástica, el fotón cede parte de su energía al átomo y cambia de dirección

3. absorción, el fotón da toda su energía al átomo, y el electrón absorbente se mueve a un nivel de energía más alto según QM

En su caso, cuando la luz se refracta dentro del vidrio, es una dispersión elástica, se llama dispersión de Rayleigh, reflexión especular. Esta es la única forma en que se mantiene una imagen especular y el fotón mantiene sus energías y fases. Y todos los fotones se dispersan coherentemente.

A medida que los fotones se abren paso a través del vidrio, la red actúa como en el experimento de la doble rendija. En el experimento de la doble rendija, incluso si disparas un fotón a la vez, viajará como una onda y partes de la onda interactuarán entre sí. Esto creará interferencia. La única interferencia constructiva será el camino que tomará el frente de onda (partes brillantes de la pantalla). Todas las demás direcciones no se utilizarán debido a la interferencia destructiva (partes oscuras de la pantalla).

Lo mismo sucede en el vidrio con la celosía. Las ondas atraviesan los espacios de la red y las ondas de los fotones interferirán. La interferencia destructiva cancelará todas las direcciones que no sean la dirección del frente de onda. La interferencia constructiva hará que el frente de onda se mueva en una determinada dirección.

Ahora la absorción virtual significa el proceso de dispersión. Los fotones interactúan con los átomos, pero los electrones (alrededor de los núcleos) en este caso no los absorberán físicamente y los electrones no se moverán a niveles de energía más altos según QM. En el caso del vidrio se trata de dispersión elástica y por eso los fotones mantienen su energía y fase, y los electrones (alrededor de los núcleos no ganarán energía cinética).

Ahora está preguntando básicamente por qué y cómo la luz que pasa a través del vidrio puede calentarlo aún más. Menear los electrones no es correcto decir. Lo que es correcto decir es que en el caso del vidrio, las tres cosas suceden con los fotones, la dispersión elástica (esto hace que la imagen se mueva en el vidrio), la dispersión inelástica y la absorción. Es la proporción de estas tres interacciones la que es diferente a la de otros materiales. En vidrio, la proporción de dispersión elástica es la más alta.

La proporción de dispersión inelástica, que hace que se mueva, como dijiste, es más pequeña en el vidrio, pero aún funciona. Ahora bien, en el caso de la dispersión inelástica, los fotones ceden parte de su energía a los átomos y moléculas. Tenemos que aclarar, que eso de lo que hablas, el meneo, se llama vibración de las moléculas. Eso es lo que llamamos temperatura del vidrio. Cuando los fotones ceden parte de sus energías a los átomos y moléculas del vidrio, sube la energía vibratoria de las moléculas, sube la temperatura.

La relación de absorción real en el vidrio también es menor. Algunos de los fotones son realmente absorbidos por los electrones de los átomos, y luego esos electrones se relajan y vuelven a emitir fotones.

Está preguntando sobre la dispersión, un espectro continuo contiene muchos colores o longitudes de onda diferentes, sin espacios. La luz perfectamente blanca que brilla a través de un prisma crea dispersión. Este es un espectro continuo.

La razón por la que obtiene una velocidad menor que c es por la forma en que calcula la velocidad para el frente de onda. Está utilizando un camino recto como distancia y lo divide por el tiempo que el frente de onda necesita para atravesar el vidrio. Los fotones individuales siempre viajan con velocidad c (cuando se miden localmente), porque siempre viajan entre los átomos en el vacío. Pero a medida que los fotones son dispersados ​​por los átomos del vidrio, cambian de ruta, porque las ondas interfieren, y la única interferencia constructiva será la ruta que seguirá el fotón de átomo a átomo. Pero ese camino no será el mismo camino a través del vidrio que el camino recto con el que calculas la velocidad.

Aquí hay una imagen de un fotón saliendo del Sol. Puede tomar 100000 años para que un fotón atraviese el gas denso. ¿Es tan lenta la velocidad de la onda EM? No. El fotón viaja con velocidad c (cuando se mide localmente) entre los átomos. Pero dado que interactúa con tantos átomos y viaja como una onda, partes de la onda interfieren entre sí y eso cambia la trayectoria del fotón.

Es un poco similar en vidrio, y es por eso que el frente de onda se ralentiza. los fotones individuales aún viajan a una velocidad c entre los átomos.